Sephutheloana sa Flip-Chip: Lintho tseo u lokelang ho nahana ka tsona ka sebopeho, ts'ebetso le boenjiniere

1. Sephutheloana sa Flip-Chip ke eng?

Sephutheloana sa flip-chip ke theknoloji ea khokahano ea boemo ba die moo sekhechana sa semiconductor se kentsoeng se shebile tlase, 'me bokaholimo ba sona bo sebetsang bo shebile substrate. Ho fapana le khokahano ea terata, e tsamaisang matšoao ho tloha moeling oa die, khokahano ea flip-chip e sebelisa li-solder bumps kapa li-micro bumps tse behiloeng ka ho toba ho li-pads tsa I/O.

Li-bump tsena li theha khokahano ea motlakase le ea mechini pakeng tsa die le substrate kapa PCB. Moralo ona o tobileng oa bump-to-pad o khutsufatsa tsela ea lets'oao 'me o felisa ho kenella ha likokoana-hloko tse teng li-loops tsa terata.

2. Sebopeho sa Motheo sa Sephutheloana sa Flip-Chip

Li-Silicon Die le Li-I/O Pads

Sesepa sa silicon se na le disekethara tsohle tse sebetsang, tse nang le di-pad tsa aluminium kapa tsa koporo tsa I/O tse hasantsweng hodima bokaholimo bo sebetsang. Ka tlhophisong ya flip-chip, di-pad tsena ha di felle feela moeding wa die. Dibopeho tsa di-pad tsa area-array di nolofalletsa dipalo tse hodimo tsa I/O ka hara sebaka se le seng sa die, tse tshehetsang ka kotloloho ditlhoko tsa bongata ba di-processor tsa sejwalejwale le di-ASIC.

Li-Solder Bumps

Li-bump tsa solder, tseo hangata e leng C4 (Controlled Collapse Chip Connection) kapa li-bump tse nyane, li sebetsa e le li-conductor tsa motlakase le li-ankora tsa mechini. Bophahamo ba bump bo khetholla bongata ba I/O bo ka fihlellehang; liphutheloana tse tsoetseng pele tsa hona joale li sebetsa libakeng tse ka tlase ho 100 µm. Tšepe ea bump hangata e kenyelletsa li-alloy tse se nang loto tse kang SnAgCu, tse khethiloeng bakeng sa ts'epo le ho latela melao ea tikoloho.

Lisebelisoa tse Tlatsang Tlase

Tlatsetso ke thepa e thehiloeng ho epoxy e abeloang sekheong se pakeng tsa die le substrate kamora ho phalla hape. E aba kgatello ya thermomechanical sebakeng sohle sa die ho ena le ho e tsepamisa manonyellong a solder ka bonngoe. Ntle le tlatsetso e tlase, ho se tshwane ha CTE pakeng tsa silicon le substrate tsa organic ho ka baka ho hloleha ha mokhathala ka potlako tlasa potoloho ya mocheso.

Lihokelo tsa Substrate le tsa Kantle

Substrate ea sephutheloana e fana ka tsela ea matšoao, kabo ea matla, le tšehetso ea mechini. Litlhophisong tsa FCBGA, libolo tsa solder tse ka tlase ho substrate li hokahana le PCB ea sistimi. Lisebelisoa tsa substrate tse kang BT resin kapa ABF (Ajinomoto Build-up Film) li khethoa ho latela thepa ea dielectric, litlhoko tsa palo ea lera, le ts'ebetso ea mocheso.

3. Sephutheloana sa Flip-Chip khahlano le Tlamo ea Thapo ea Setso

Bolelele ba ho hokahana le dikokwana-hloko tsa motlakase

Litlamo tsa terata li hlahisa bolelele ba loop ea milimithara ka inductance le khanyetso e amanang le eona. Li-flip-chip bumps li lekanya mashome a li-micrometer ka bolelele, li fokotsa inductance ea khokahano ka tatellano ea boholo. Phapang ena e ama ka ho toba botšepehi ba lets'oao maqhubung a GHz le katleho ea ho fana ka matla tlas'a meroalo e phahameng ea motlakase.

Boima ba I/O le Tsela ea Thermal

Ho tlamahana ka terata ho thibela I/O ho die periphery, ho fokotsa ho hola ha bongata. Flip-chip e nolofalletsa tshebediso e felletseng ya sebaka, e tshehetsang diketekete tsa dikgokelo tsa I/O. Ka thempereichara, karolo e ka morao ya die dipaketeng tsa flip-chip e ka hokelwa ka ho toba ho sehatsetsi sa mocheso, e leng se fanang ka tsela ya mocheso e sa hanyetseng haholo eo dipakete tse tlamahantsweng ka terata di ke keng tsa e bapisa ntle le ho rarahana ho eketsehileng.

Boemo ba Khetho ea ho Paka

Flip-chip ha se sebaka sa ho kopanya terata se tloaelehileng. E sebetsana le litlhoko tse itseng: palo e phahameng ea I/O, botšepehi bo tiileng ba lets'oao, le ho phatloha ho phahameng ha mocheso. Ho kopanya terata ho ntse ho le theko e tlase bakeng sa lisebelisoa tse rarahaneng haholo moo liparamente tsena li seng bohlokoa hakaalo.

4. Ts'ebetso ea ho Paka ea Flip-Chip

Sebopeho sa Bump

Li-bump li thehoa boemong ba wafer ka mekhoa ea electroplating kapa evaporation. Li-bump tsa solder tsa C4 li ntse li le tloaelehileng bakeng sa lits'ebetso tse ngata, ha li-bump tsa pillar tsa Cu tse nang le li-solder cap li sebetsana le litlhoko tse ntle tsa ho phunya. Ts'ebetso ea ho theha li-bump e hlalosa litekanyo tsa bohlokoa tse khethollang chai ea kopano le ts'epo ea nako e telele.

Wafer Dicing

Kamora ho phunya, wafer e aroloa ka die e le nngwe. Ho phunya ho lokela ho boloka botsitso ba bump le ho qoba ho phunya mathoko ho ka senyang matla a die. Ho phunya mathoko le ho phunya ka laser ho kgethwa ho latela botenya ba wafer, tlhophiso ya bump, le ditlhoko tsa ho phalla.

Ho Beha Die le ho Fetoha Bocha

Sete e phetlwa ebe e bewa hodima substrate ka di-bumps tse hokahantsweng le di-pad tse tsamaellanang. Nakong ya ho phalla hape, kgatello ya bokahodimo ba solder e fana ka ho ikamahanya, e leng se lefellang diphoso tse nyane tsa ho beha. Diprofaele tsa ho phalla hape di lokela ho leka-lekanya ho kolobisa ka botlalo solder kgahlanong le kgolo e feteletseng ya intermetallic.

Ho Fana le ho Phekola ka Tlase ho Tlatsetsang

Ho tlatsa ka tlase ho capillary ho ntshwa ka lehlakoreng la die mme ho hulwa ka hara lesoba ka ketso ya capillary. Ho tlatsa ka botlalo ntle le dikgeo ho bohlokwa; dipokotho tsa moya tse tshwasehileng di fetoha di-concentrator tsa kgatello le dibaka tsa ho qala ho bola. Ho lokisa ka mocheso ho hokahanya epoxy, ho theha thepa ya ho qetela ya mechine.

Kopano ea ho Qetela ea Sephutheloana

Bakeng sa liphutheloana tsa flip-chip tsa mofuta oa BGA, libolo tsa solder li hokelloa botlaaseng ba substrate ebe lia phalla hape. Sephutheloana se phethiloeng se etsoa liteko tsa motlakase le tlhahlobo ea pono pele se romelloa. Litaolo tsa ts'ebetso mohatong o mong le o mong li fumana chai ea kopano ka kakaretso.

5. Lisebelisoa tsa Bohlokoa ho Flip-Chip Packaging

Lisebelisoa tsa Solder

Li-alloy tsa solder tse se nang loto, haholo-holo SnAgCu (SAC), li se li fetohile maemo a indasteri. Sebopeho sa alloy se ama ntlha ea ho qhibiliha, boitšoaro ba ho kolobisa le thepa ea mechini. Boleng bo phahameng ba silevera bo ntlafatsa ho hanyetsa mokhathala empa bo eketsa litšenyehelo; khetho ea alloy e leka-lekanya litlhoko tsa ts'epo khahlanong le lithibelo tsa moruo.

Lisebelisuoa tse sa Tlatseng

Diforomo tsa ho tlatsa ka tlase di entswe hore di tsamaellane le CTE ya sistimi ya ho tjheseletsa le ya substrate. Boholo ba dikarolwana tsa ho tlatsa le ho jara di ama dibopeho tsa phallo le modulus ya ho qetela. Diforomo tsa ho tlatsa ka tlase tse ka sebediswang botjha di teng empa di tela tshebetso e itseng ya ho tshepahala ha di bapiswa le diforomo tse tloaelehileng.

Lisebelisoa tsa Substrate le RDL

Li-substrate tsa tlhaho li sebelisa BT resin kapa ABF build-up lera ho latela palo ea lera le litlhoko tsa boholo ba likarolo. Li-layer tsa kabo-bocha (RDL) ho die kapa substrate li feneketsa likhokahano tsa bump tse ntle ho likarolo tsa substrate tse thata. Khetho ea thepa e ama ka kotloloho ts'ebetso ea motlakase, boitšoaro ba warpage, le chai ea tlhahiso.

6. Tshebetso ea Motlakase le ea Thermal ea Liphutheloana tsa Flip-Chip

Melemo ea Botšepehi ba Letšoao

Bolelele bo fokotsehileng ba kgokelo bo fetolela ho fokotseha ha inductance le taolo e ntlafetseng ya impedance. Matshwao a maqhubu a phahameng a na le ho fokotseha le ho kganya ho fokolang. Dibopeho tsena di etsa hore ho paka ha flip-chip ho be bohlokwa bakeng sa diprosesa tse sebetsang maqhubung a oache a multi-GHz le di-interface tsa serial tse lebelo le phahameng.

Phano ea Matla le ho Hasana ha Thermal

Matla a mangata le maqhutsu a mobu a hasaneng sebakeng sa die a fokotsa ho theoha ha motlakase o hanyetsang. Karolo e ka morao ea die e pepesitsoeng e nolofalletsa ho hokelloa ha sehatsetsi sa mocheso ka kotloloho, e leng se fanang ka boleng ba khanyetso ea mocheso bo ke keng ba finyelloa ka litlhophiso tse kopantsoeng ka terata. Li-processor tsa matla a phahameng le li-GPU li itšetlehile ka moralo ona oa mocheso.

7. Sephutheloana sa Flip-Chip: Liphephetso tsa Mekaniki le Tlhahiso

CTE e sa tshwaneng le mokhathala wa Solder

Silicon (CTE ~3 ppm/°C) le di-substrate tsa tlhaho (CTE ~15-17 ppm/°C) di a hola ka lebelo le fapaneng nakong ya maeto a mocheso. Ho se tshwane hona ho baka kgatello ya shear manonyellong a solder, e leng se lebisang ho qalweng ha mokhathala le ho ata ha mapetso. Ho tlatsa ho sa tlatseng ho fokotsa empa ha ho fedise bothata bona ba motheo ba ho tshepahala.

Taolo ea Ts'ebetso e Tlase

Ho koahela ka tlase ho sa fellang kapa ho koalloa ha lesoba ho baka lintlha tse fokolang tsa ts'epo. Liparamente tsa ho aba, mocheso oa substrate, le viscosity ea tlase ho lokela ho laoloa ka thata. Sekhahla sa ho se be teng sea eketseha ha bophahamo ba ho ruruha bo fokotseha, e leng se hlahisang liphephetso tse tsoelang pele tsa boenjiniere ba ts'ebetso li-node tse tsoetseng pele.

Ho se utloisisehe ha le ho ntsha kutloelo-bohloko

Ho warpage ya sephutheloana ho ama chai ya kopano le botshepehi ba boemo ba boto. Di-die tse kgolo hodima di-substrate tse tshesane di kotsing haholo. Di-bump tse nang le pitch e nyane di hloka ho nepahala ho tiileng ha ho bewa le mamello ya coplanarity, e leng se eketsang tshusumetso ya chai ya phetoho efe kapa efe ya tshebetso.

8. Mefuta e Tloaelehileng ea Liphutheloana tsa Flip-Chip

FCOB le FCCSP

Flip-Chip on Board (FCOB) e kenya die ka ho toba ho PCB ea sistimi ntle le substrate ea sephutheloana se mahareng, e fokotsa boholo le litšenyehelo bakeng sa lits'ebetso tse loketseng. Flip-Chip Chip Scale Package (FCCSP) e sebelisa substrate e nyane, e bolokang sebaka se batlang se le haufi le ho shoa ha e ntse e fana ka ho tenyetseha ho itseng ha routing.

FCBGA

Flip-Chip Ball Grid Array (FCBGA) e kopanya flip-chip die attach le sebopeho sa substrate sa BGA. Sebopeho sena se tshehetsa routing e rarahaneng ya mekhahlelo e mengata, di-passive tse kopaneng, le dipalo tse hodimo tsa I/O. FCBGA e laola ditshebediso tsa khomphutha tse sebetsang hantle ho kenyeletswa le di-processor tsa seva le di-ASIC tsa marangrang.

9. Litšebeliso tse Tloaelehileng tsa Sephutheloana sa Flip-Chip

Computing e phahameng

Li-CPU, li-GPU, le li-FPGA tsa maemo a holimo li sebelisa liphutheloana tsa flip-chip ka kakaretso. Motsoako oa bongata bo phahameng ba I/O, ts'ebetso e phahameng ea motlakase, le ho qhalana ha mocheso ka katleho ho sebetsana le litlhoko tse ts'oanang tsa lisebelisoa tsena. Lisebelisoa tsa setsi sa data le accelerator ea AI li tsamaisa tsoelo-pele e tsoelang pele ea theknoloji ea flip-chip.

Marangrang, RF, le Likoloi

Li-ASIC tsa switch tsa marang-rang le li-amplifier tsa matla a RF li rua molemo ho likhokahano tse tlase tsa inductance tsa flip-chip. Lisebelisoa tsa elektroniki tsa likoloi li ntse li sebelisa flip-chip haholo bakeng sa litsamaiso tse tsoetseng pele tsa thuso ea bakhanni moo botšepehi ba lets'oao le taolo ea mocheso li leng bohlokoa haholo. Lisebelisoa tsa bareki tse kang li-smartphone li sebelisa FCCSP bakeng sa li-processor tsa ts'ebeliso.

10. Tšepo le Tlhahlobo ea Sephutheloana sa Flip-Chip

Mekhoa e Tloaelehileng ea ho hloleha

Ho petsoha ha sekoti sa solder ka lebaka la mokhathala oa thermomechanical ho emela mokhoa oa mantlha oa ho fela ha motlakase. Ho qhaqhoa ha sekoti se ka tlase ho tloha holim'a die kapa substrate ho pepesetsa manonyeletso a solder khatello e potlakileng. Ho falla ha motlakase ka har'a sekoti se nang le motlakase o phahameng ho ka baka ho hloleha ho bulehileng litseleng tsa ho fana ka motlakase.

Mekhoa ea Tlhahlobo

Tlhahlobo ea X-ray e senola likheo tse senyehileng, ho se lumellane hantle le liphoso tsa ho koala. Ho hlahloba microscopy ea acoustic (SAM) ho lemoha likheo tse senyehileng le ho arola ka tlase. Teko ea motlakase e netefatsa khokahano le ts'ebetso ea parametric. Mekhoa ena e kopana ho hlahloba li-unit tse nang le liphoso le ho lekola bokhoni ba ts'ebetso.

11. Baenjiniere ba Lokela ho Khetha Sephutheloana sa Flip-Chip Neng?

Lintlha tsa Qeto

Ho paka ha flip-chip hoa hlokahala ha palo ea I/O e feta meeli e sebetsang ea ho kopanya terata, hangata e feta likhokahano tse 500-700. Maqhubu a matšoao a mefuta ea GHz a rua molemo ho tsoa ho likokoana-hloko tse fokotsehileng tsa khokahano. Litlhoko tsa ho qhalana ha mocheso tse kaholimo ho 10-15W li rata tsela e tobileng ea mocheso eo flip-chip e fanang ka eona.

Mehopolo ea meralo ea motheo le litšenyehelo

Ho kopanya li-flip-chip ho hloka lisebelisoa tse khethehileng bakeng sa ho beha, ho ntša metsi hape le ho tlatsa ka botlalo. Litšenyehelo tsa substrate li feta mekhoa e meng ea leadframe. Baenjiniere ba tlameha ho lekola hore na litlhoko tsa ts'ebetso li lokafatsa boleng ba litšenyehelo le ho netefatsa hore balekane ba kopano ba na le bokhoni bo hlokahalang ba ts'ebetso le litsamaiso tsa boleng.