Halbleiter-Backend-Prozesse |Die Rolle, der Prozess und die Entwicklung der Halbleiterverpackung

01

Halbleiterverpackungsprozess auf vier Ebenen

Die Hardwarestruktur elektronischer Verpackungstechnologien und -geräte hängt mit der Verpackung aktiver Komponenten 1 (z. B. Halbleiter) und passiver Komponenten 2 (z. B. Widerstände und Kondensatoren 3) zusammen.Daher kann der Umfang der elektronischen Verpackungstechnologie in vier verschiedene Ebenen unterteilt werden, die von Verpackungen der Stufe 0 bis hin zu Verpackungen der Stufe 3 reichen.Abbildung 1 zeigt den gesamten Prozess der Halbleiterverpackung.Erstens handelt es sich um die Verpackung der Stufe 0, die für das Schneiden des Wafers verantwortlich ist.Als nächstes folgt die Verpackung der Stufe 1, im Wesentlichen die Verpackung auf Chip-Ebene.Dann folgt die Level-2-Verpackung, die für die Montage des Chips auf einem Modul oder einer Leiterplatte verantwortlich ist.Schließlich beinhaltet Level-3-Packaging die Installation der Schaltkarte mit angeschlossenen Chips und Modulen auf der Systemplatine.Im Großen und Ganzen wird der gesamte Prozess üblicherweise als „Verpackung“ oder „Montage“ bezeichnet. In der Halbleiterindustrie umfasst die Halbleiterverpackung jedoch typischerweise nur Wafer-Schneide- und Chip-Level-Packaging-Prozesse.

1、Aktive Komponenten: Geräte, die eine externe Stromquelle benötigen, um ihre spezifischen Funktionen zu erfüllen, wie z. B. Halbleiterspeicher oder Logikhalbleiter.

2、Passive Komponenten: Geräte, die keine aktiven Funktionen wie Verstärkung oder Energieumwandlung haben.

3、Kondensator: Eine Komponente, die Ladung speichert und Kapazität bereitstellt.

▲Bild 1: Ebenen der Halbleiterverpackung (Quelle: „Prinzip der elektronischen Verpackung“, Seite 5)

Die Verpackung erfolgt typischerweise in Form eines Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA) oder eines Thin Small Outline Package (TSOP), wie in Abbildung 2 dargestellt. Die Zinnkugeln 4 in der FBGA-Verpackung und die Anschlüsse 5 in der TSOP-Verpackung dienen jeweils als Stifte und ermöglichen so elektrische und mechanische Verbindungen zwischen dem verpackten Chip und externen Komponenten.

3、Lot: Ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, das für elektrische und mechanische Verbindungen verwendet wird.

4、Leitung: Ein Draht, der vom Anschluss eines Schaltkreises oder einer Komponente zur Verbindung mit einer Leiterplatte verläuft.

▲Bild 2: Beispiele für Halbleiterverpackungen (Quelle: ⓒ HANOL Publishers)

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Die Funktion der Halbleiterverpackung

Abbildung 3 veranschaulicht die vier Hauptfunktionen der Halbleiterverpackung, einschließlich mechanischem Schutz, elektrischer Verbindung, mechanischer Verbindung und Wärmeableitung.Unter diesen besteht die Hauptfunktion von Halbleiterverpackungen darin, Chips und Geräte vor physikalischen und chemischen Schäden zu schützen, indem sie in Verpackungsmaterialien wie Epoxidharz-Formmasse (EMC) versiegelt werden.Obwohl Halbleiterchips in Hunderten von Waferprozessen hergestellt werden, um verschiedene Funktionen zu erfüllen, ist Silizium das Hauptmaterial.Silizium ist wie Glas sehr zerbrechlich.Die durch zahlreiche Waferprozesse gebildeten Strukturen sind außerdem anfällig für physikalische und chemische Schäden.Daher spielen Verpackungsmaterialien eine entscheidende Rolle beim Schutz der Chips.

▲Bild 3: Funktionen von Halbleiterverpackungen (Quelle: ⓒ HANOL Publishers)

Darüber hinaus erleichtert die Halbleiterverpackung elektrische und mechanische Verbindungen zwischen dem Chip und dem System.Durch elektrische Verbindungen zwischen dem Chip und dem System versorgt das Gehäuse den Chip mit Strom und stellt Eingangs- und Ausgangspfade für Signale her.Bei mechanischen Verbindungen ist es wichtig, den Chip sicher mit dem System zu verbinden, um eine zuverlässige Verbindung während der Nutzung zu gewährleisten.

Gleichzeitig muss die Verpackung die von Halbleiterchips und -geräten erzeugte Wärme effizient ableiten.Beim Betrieb von Halbleiterprodukten entsteht Wärme, wenn Strom durch Widerstände fließt.Wie in Abbildung 3 dargestellt, umschließt die Halbleiterverpackung den Chip vollständig.Wenn die Halbleiterverpackung die Wärme nicht effektiv ableitet, kann es zu einer Überhitzung des Chips kommen, wodurch sich die internen Transistoren zu schnell erwärmen und funktionsunfähig werden.Daher ist eine effektive Wärmeableitung für die Halbleiter-Packaging-Technologie von entscheidender Bedeutung.Da die Geschwindigkeit von Halbleiterprodukten zunimmt und die Funktionalitäten erweitert werden, wird die Kühlfunktion von Verpackungen immer wichtiger.

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Halbleiterverpackungsprozess auf vier Ebenen

Die Hardwarestruktur elektronischer Verpackungstechnologien und -geräte hängt mit der Verpackung aktiver Komponenten 1 (z. B. Halbleiter) und passiver Komponenten 2 (z. B. Widerstände und Kondensatoren 3) zusammen.Daher kann der Umfang der elektronischen Verpackungstechnologie in vier verschiedene Ebenen unterteilt werden, die von Verpackungen der Stufe 0 bis hin zu Verpackungen der Stufe 3 reichen.Abbildung 1 zeigt den gesamten Prozess der Halbleiterverpackung.Erstens handelt es sich um die Verpackung der Stufe 0, die für das Schneiden des Wafers verantwortlich ist.Als nächstes folgt die Verpackung der Stufe 1, im Wesentlichen die Verpackung auf Chip-Ebene.Dann folgt die Level-2-Verpackung, die für die Montage des Chips auf einem Modul oder einer Leiterplatte verantwortlich ist.Schließlich beinhaltet Level-3-Packaging die Installation der Schaltkarte mit angeschlossenen Chips und Modulen auf der Systemplatine.Im Großen und Ganzen wird der gesamte Prozess üblicherweise als „Verpackung“ oder „Montage“ bezeichnet. In der Halbleiterindustrie umfasst die Halbleiterverpackung jedoch typischerweise nur Wafer-Schneide- und Chip-Level-Packaging-Prozesse.

1、Aktive Komponenten: Geräte, die eine externe Stromquelle benötigen, um ihre spezifischen Funktionen zu erfüllen, wie z. B. Halbleiterspeicher oder Logikhalbleiter.

2、Passive Komponenten: Geräte, die keine aktiven Funktionen wie Verstärkung oder Energieumwandlung haben.

3、Kondensator: Eine Komponente, die Ladung speichert und Kapazität bereitstellt.

▲Bild 1: Ebenen der Halbleiterverpackung (Quelle: „Prinzip der elektronischen Verpackung“, Seite 5)

Die Verpackung erfolgt typischerweise in Form eines Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA) oder eines Thin Small Outline Package (TSOP), wie in Abbildung 2 dargestellt. Die Zinnkugeln 4 in der FBGA-Verpackung und die Anschlüsse 5 in der TSOP-Verpackung dienen jeweils als Stifte und ermöglichen so elektrische und mechanische Verbindungen zwischen dem verpackten Chip und externen Komponenten.

3、Lot: Ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, das für elektrische und mechanische Verbindungen verwendet wird.

4、Leitung: Ein Draht, der vom Anschluss eines Schaltkreises oder einer Komponente zur Verbindung mit einer Leiterplatte verläuft.

▲Bild 2: Beispiele für Halbleiterverpackungen (Quelle: ⓒ HANOL Publishers)

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Die Funktion der Halbleiterverpackung

Abbildung 3 veranschaulicht die vier Hauptfunktionen der Halbleiterverpackung, einschließlich mechanischem Schutz, elektrischer Verbindung, mechanischer Verbindung und Wärmeableitung.Unter diesen besteht die Hauptfunktion von Halbleiterverpackungen darin, Chips und Geräte vor physikalischen und chemischen Schäden zu schützen, indem sie in Verpackungsmaterialien wie Epoxidharz-Formmasse (EMC) versiegelt werden.Obwohl Halbleiterchips in Hunderten von Waferprozessen hergestellt werden, um verschiedene Funktionen zu erfüllen, ist Silizium das Hauptmaterial.Silizium ist wie Glas sehr zerbrechlich.Die durch zahlreiche Waferprozesse gebildeten Strukturen sind außerdem anfällig für physikalische und chemische Schäden.Daher spielen Verpackungsmaterialien eine entscheidende Rolle beim Schutz der Chips.

▲Bild 3: Funktionen von Halbleiterverpackungen (Quelle: ⓒ HANOL Publishers)

Darüber hinaus erleichtert die Halbleiterverpackung elektrische und mechanische Verbindungen zwischen dem Chip und dem System.Durch elektrische Verbindungen zwischen dem Chip und dem System versorgt das Gehäuse den Chip mit Strom und stellt Eingangs- und Ausgangspfade für Signale her.Bei mechanischen Verbindungen ist es wichtig, den Chip sicher mit dem System zu verbinden, um eine zuverlässige Verbindung während der Nutzung zu gewährleisten.

Gleichzeitig muss die Verpackung die von Halbleiterchips und -geräten erzeugte Wärme effizient ableiten.Beim Betrieb von Halbleiterprodukten entsteht Wärme, wenn Strom durch Widerstände fließt.Wie in Abbildung 3 dargestellt, umschließt die Halbleiterverpackung den Chip vollständig.Wenn die Halbleiterverpackung die Wärme nicht effektiv ableitet, kann es zu einer Überhitzung des Chips kommen, wodurch sich die internen Transistoren zu schnell erwärmen und funktionsunfähig werden.Daher ist eine effektive Wärmeableitung für die Halbleiter-Packaging-Technologie von entscheidender Bedeutung.Da die Geschwindigkeit von Halbleiterprodukten zunimmt und die Funktionalitäten erweitert werden, wird die Kühlfunktion von Verpackungen immer wichtiger.