Полупроводниковые процессы |Роль, процесс и эволюция полупроводниковой упаковки

01

Четыре уровня процесса упаковки полупроводников

Аппаратная структура электронных упаковочных технологий и устройств связана с упаковкой активных компонентов 1 (таких как полупроводники) и пассивных компонентов 2 (таких как резисторы и конденсаторы 3).Таким образом, область применения технологии электронной упаковки можно разделить на четыре различных уровня: от упаковки уровня 0 до упаковки уровня 3.Рисунок 1 иллюстрирует весь процесс упаковки полупроводников.Во-первых, это упаковка уровня 0, отвечающая за резку пластины;Далее идет упаковка уровня 1, по сути, упаковка уровня чипа;затем идет упаковка уровня 2, отвечающая за установку чипа на модуль или печатную плату;наконец, упаковка уровня 3 предполагает установку платы с прикрепленными к ней микросхемами и модулями на системную плату.В широком смысле весь процесс обычно называют «упаковкой» или «сборкой». Однако в полупроводниковой промышленности упаковка полупроводников обычно включает только процессы резки пластин и упаковки на уровне чипа.

1. Активные компоненты: устройства, которым требуется внешний источник питания для выполнения своих конкретных функций, таких как полупроводниковая память или логические полупроводники.

2. Пассивные компоненты: устройства, которые не имеют активных функций, таких как усиление или преобразование энергии.

3. Конденсатор: компонент, который сохраняет заряд и обеспечивает емкость.

▲Изображение 1: Уровни упаковки полупроводников (Источник: «Принципы электронных корпусов», стр. 5)

Корпус обычно имеет форму массива шариков с мелким шагом (FBGA) или тонкого корпуса с малым контуром (TSOP), как показано на рисунке 2. Оловянные шарики 4 в корпусе FBGA и выводы 5 в корпусе TSOP соответственно служат штырями, позволяя электрические и механические соединения между корпусным чипом и внешними компонентами.

3. Припой: металл с низкой температурой плавления, используемый для электрического и механического соединения.

4. Вывод: провод, идущий от клеммы цепи или компонента для подключения к печатной плате.

▲Изображение 2: Примеры упаковки полупроводников (Источник: ⓒ HANOL Publishers)

02

Функция полупроводниковой упаковки

На рисунке 3 показаны четыре основные функции полупроводниковой упаковки, включая механическую защиту, электрическое соединение, механическое соединение и рассеивание тепла.Среди них основной функцией упаковки полупроводников является защита микросхем и устройств от физических и химических повреждений путем герметизации их упаковочными материалами, такими как формовочный компаунд из эпоксидной смолы (ЭМС).Несмотря на то, что полупроводниковые чипы производятся с помощью сотен пластинчатых процессов для достижения различных функций, основным материалом является кремний.Кремний, как и стекло, очень хрупок.Структуры, сформированные в результате многочисленных процессов изготовления пластин, также подвержены физическим и химическим повреждениям.Поэтому упаковочные материалы играют решающую роль в защите чипов.

▲Изображение 3: Функции полупроводниковой упаковки (Источник: ⓒ HANOL Publishers)

Кроме того, полупроводниковая упаковка облегчает электрические и механические соединения между чипом и системой.Посредством электрических соединений между чипом и системой упаковка обеспечивает питание чипа и устанавливает входные и выходные пути для сигналов.Что касается механических соединений, важно надежно связать чип с системой, чтобы обеспечить надежное соединение во время использования.

В то же время упаковка должна эффективно рассеивать тепло, выделяемое полупроводниковыми чипами и устройствами.Во время работы полупроводниковых изделий при прохождении тока через сопротивления выделяется тепло.Как показано на рисунке 3, полупроводниковая упаковка полностью покрывает чип.Если полупроводниковый корпус не может эффективно рассеивать тепло, чип может перегреться, что приведет к слишком быстрому нагреву внутренних транзисторов и выводу их из строя.Поэтому эффективное рассеивание тепла имеет решающее значение для технологии упаковки полупроводников.С увеличением скорости производства полупроводниковых продуктов и расширением их функциональных возможностей охлаждающая функция упаковки становится все более важной.

01

Четыре уровня процесса упаковки полупроводников

Аппаратная структура электронных упаковочных технологий и устройств связана с упаковкой активных компонентов 1 (таких как полупроводники) и пассивных компонентов 2 (таких как резисторы и конденсаторы 3).Таким образом, область применения технологии электронной упаковки можно разделить на четыре различных уровня: от упаковки уровня 0 до упаковки уровня 3.Рисунок 1 иллюстрирует весь процесс упаковки полупроводников.Во-первых, это упаковка уровня 0, отвечающая за резку пластины;Далее идет упаковка уровня 1, по сути, упаковка уровня чипа;затем идет упаковка уровня 2, отвечающая за установку чипа на модуль или печатную плату;наконец, упаковка уровня 3 предполагает установку платы с прикрепленными к ней микросхемами и модулями на системную плату.В широком смысле весь процесс обычно называют «упаковкой» или «сборкой». Однако в полупроводниковой промышленности упаковка полупроводников обычно включает только процессы резки пластин и упаковки на уровне чипа.

1. Активные компоненты: устройства, которым требуется внешний источник питания для выполнения своих конкретных функций, таких как полупроводниковая память или логические полупроводники.

2. Пассивные компоненты: устройства, которые не имеют активных функций, таких как усиление или преобразование энергии.

3. Конденсатор: компонент, который сохраняет заряд и обеспечивает емкость.

▲Изображение 1: Уровни упаковки полупроводников (Источник: «Принципы электронных корпусов», стр. 5)

Корпус обычно имеет форму массива шариков с мелким шагом (FBGA) или тонкого корпуса с малым контуром (TSOP), как показано на рисунке 2. Оловянные шарики 4 в корпусе FBGA и выводы 5 в корпусе TSOP соответственно служат штырями, позволяя электрические и механические соединения между корпусным чипом и внешними компонентами.

3. Припой: металл с низкой температурой плавления, используемый для электрического и механического соединения.

4. Вывод: провод, идущий от клеммы цепи или компонента для подключения к печатной плате.

▲Изображение 2: Примеры упаковки полупроводников (Источник: ⓒ HANOL Publishers)

02

Функция полупроводниковой упаковки

На рисунке 3 показаны четыре основные функции полупроводниковой упаковки, включая механическую защиту, электрическое соединение, механическое соединение и рассеивание тепла.Среди них основной функцией упаковки полупроводников является защита микросхем и устройств от физических и химических повреждений путем герметизации их упаковочными материалами, такими как формовочный компаунд из эпоксидной смолы (ЭМС).Несмотря на то, что полупроводниковые чипы производятся с помощью сотен пластинчатых процессов для достижения различных функций, основным материалом является кремний.Кремний, как и стекло, очень хрупок.Структуры, сформированные в результате многочисленных процессов изготовления пластин, также подвержены физическим и химическим повреждениям.Поэтому упаковочные материалы играют решающую роль в защите чипов.

▲Изображение 3: Функции полупроводниковой упаковки (Источник: ⓒ HANOL Publishers)

Кроме того, полупроводниковая упаковка облегчает электрические и механические соединения между чипом и системой.Посредством электрических соединений между чипом и системой упаковка обеспечивает питание чипа и устанавливает входные и выходные пути для сигналов.Что касается механических соединений, важно надежно связать чип с системой, чтобы обеспечить надежное соединение во время использования.

В то же время упаковка должна эффективно рассеивать тепло, выделяемое полупроводниковыми чипами и устройствами.Во время работы полупроводниковых изделий при прохождении тока через сопротивления выделяется тепло.Как показано на рисунке 3, полупроводниковая упаковка полностью покрывает чип.Если полупроводниковый корпус не способен эффективно рассеивать тепло, чип может перегреться, что приведет к слишком быстрому нагреву внутренних транзисторов и выводу их из строя.Поэтому эффективное рассеивание тепла имеет решающее значение для технологии упаковки полупроводников.С увеличением скорости производства полупроводниковых продуктов и расширением их функциональных возможностей охлаждающая функция упаковки становится все более важной.