การวิจัยและวิเคราะห์กระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์

ภาพรวมของกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์
กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยีการผลิตไมโครแฟบริเคชั่นและฟิล์มเพื่อเชื่อมต่อชิปและองค์ประกอบอื่นๆ ภายในภูมิภาคต่างๆ เช่น พื้นผิวและเฟรม สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการสกัดขั้วต่อตะกั่วและการห่อหุ้มด้วยตัวกลางที่เป็นฉนวนพลาสติกเพื่อสร้างเป็นองค์รวมทั้งหมด โดยนำเสนอเป็นโครงสร้างสามมิติ และเสร็จสิ้นกระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ในท้ายที่สุด แนวคิดของกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ยังเกี่ยวข้องกับคำจำกัดความที่แคบของบรรจุภัณฑ์ชิปเซมิคอนดักเตอร์ด้วย จากมุมมองที่กว้างขึ้น หมายถึงวิศวกรรมบรรจุภัณฑ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อและการยึดกับพื้นผิว การกำหนดค่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สอดคล้องกัน และการสร้างระบบที่สมบูรณ์พร้อมประสิทธิภาพที่ครอบคลุมที่แข็งแกร่ง

ผังกระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์
กระบวนการบรรจุเซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วยงานหลายอย่าง ดังแสดงในรูปที่ 1 แต่ละกระบวนการมีข้อกำหนดเฉพาะและขั้นตอนการทำงานที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด ซึ่งจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โดยละเอียดในระหว่างขั้นตอนการปฏิบัติ เนื้อหาเฉพาะมีดังนี้:

1. การตัดเศษ
ในกระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ การตัดเศษเกี่ยวข้องกับการหั่นเวเฟอร์ซิลิคอนเป็นชิปแต่ละตัว และนำเศษซิลิคอนออกทันทีเพื่อป้องกันอุปสรรคต่อการทำงานและการควบคุมคุณภาพในภายหลัง

2. การติดตั้งชิป
กระบวนการติดตั้งชิปมุ่งเน้นไปที่การหลีกเลี่ยงความเสียหายของวงจรในระหว่างการเจียรแผ่นเวเฟอร์โดยการใช้ชั้นฟิล์มป้องกัน โดยเน้นความสมบูรณ์ของวงจรอย่างสม่ำเสมอ

3. กระบวนการเชื่อมลวด
การควบคุมคุณภาพของกระบวนการเชื่อมลวดเกี่ยวข้องกับการใช้ลวดทองประเภทต่างๆ เพื่อเชื่อมต่อแผ่นประสานของชิปกับแผ่นเฟรม เพื่อให้มั่นใจว่าชิปสามารถเชื่อมต่อกับวงจรภายนอกและรักษาความสมบูรณ์ของกระบวนการโดยรวมได้ โดยทั่วไปจะใช้ลวดทองเจือและลวดทองผสม

ลวดทองเจือ: ประเภทต่างๆ ได้แก่ GS, GW และ TS เหมาะสำหรับส่วนโค้งสูง (GS: >250 μm) ส่วนโค้งสูงปานกลาง (GW: 200-300 μm) และส่วนโค้งปานกลาง-ต่ำ (TS: 100-200 μm) พันธะตามลำดับ
ลวดทองผสม: ประเภทต่างๆ ได้แก่ AG2 และ AG3 เหมาะสำหรับการติดส่วนโค้งต่ำ (70-100 μm)
ตัวเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางสำหรับสายไฟเหล่านี้มีตั้งแต่ 0.013 มม. ถึง 0.070 มม. การเลือกประเภทและเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมตามความต้องการและมาตรฐานการปฏิบัติงานถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการควบคุมคุณภาพ

4. กระบวนการขึ้นรูป
วงจรหลักในองค์ประกอบการขึ้นรูปเกี่ยวข้องกับการห่อหุ้ม การควบคุมคุณภาพของกระบวนการขึ้นรูปจะช่วยปกป้องส่วนประกอบ โดยเฉพาะจากแรงภายนอกที่ทำให้เกิดความเสียหายในระดับต่างๆ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพของส่วนประกอบอย่างละเอียด

ปัจจุบันมีการใช้วิธีการหลักสามวิธี ได้แก่ บรรจุภัณฑ์เซรามิก บรรจุภัณฑ์พลาสติก และบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิม การจัดการสัดส่วนของบรรจุภัณฑ์แต่ละประเภทถือเป็นสิ่งสำคัญในการตอบสนองความต้องการในการผลิตชิปทั่วโลก ในระหว่างกระบวนการนี้ จำเป็นต้องมีความสามารถที่ครอบคลุม เช่น การอุ่นชิปและลีดเฟรมก่อนการห่อหุ้มด้วยอีพอกซีเรซิน การขึ้นรูป และการบ่มหลังแม่พิมพ์

5. กระบวนการหลังการบ่ม
หลังจากกระบวนการขึ้นรูป จำเป็นต้องมีการบำบัดหลังการบ่ม โดยเน้นไปที่การกำจัดวัสดุส่วนเกินที่อยู่รอบๆ กระบวนการหรือบรรจุภัณฑ์ การควบคุมคุณภาพถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อคุณภาพและรูปลักษณ์ของกระบวนการโดยรวม

6.กระบวนการทดสอบ
เมื่อกระบวนการก่อนหน้านี้เสร็จสมบูรณ์ คุณภาพโดยรวมของกระบวนการจะต้องได้รับการทดสอบโดยใช้เทคโนโลยีและสิ่งอำนวยความสะดวกการทดสอบขั้นสูง ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการบันทึกข้อมูลโดยละเอียด โดยเน้นไปที่ว่าชิปทำงานได้ตามปกติตามระดับประสิทธิภาพของชิปหรือไม่ เนื่องจากอุปกรณ์ทดสอบมีต้นทุนสูง การรักษาการควบคุมคุณภาพตลอดขั้นตอนการผลิตจึงเป็นสิ่งสำคัญ รวมถึงการตรวจสอบด้วยภาพและการทดสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้า

การทดสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้า: สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการทดสอบวงจรรวมโดยใช้อุปกรณ์ทดสอบอัตโนมัติและรับรองว่าแต่ละวงจรเชื่อมต่ออย่างเหมาะสมสำหรับการทดสอบทางไฟฟ้า
การตรวจสอบด้วยสายตา: ช่างเทคนิคใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อตรวจสอบชิปที่บรรจุเสร็จแล้วอย่างละเอียดเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อบกพร่องและเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์

7. กระบวนการทำเครื่องหมาย
กระบวนการทำเครื่องหมายเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนชิปที่ทดสอบไปยังคลังสินค้ากึ่งสำเร็จรูปเพื่อดำเนินการขั้นสุดท้าย การตรวจสอบคุณภาพ บรรจุภัณฑ์ และการขนส่ง กระบวนการนี้ประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก:

1) การชุบด้วยไฟฟ้า: หลังจากขึ้นรูปตัวนำแล้ว จะมีการใช้วัสดุป้องกันการกัดกร่อนเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน โดยทั่วไปแล้วจะใช้เทคโนโลยีการชุบด้วยไฟฟ้าเนื่องจากตะกั่วส่วนใหญ่ทำจากดีบุก
2) การดัด: จากนั้นนำลวดที่ผ่านการประมวลผลมาขึ้นรูป โดยมีแถบวงจรรวมวางอยู่ในเครื่องมือขึ้นรูปตะกั่ว เพื่อควบคุมรูปร่างของตะกั่ว (ชนิด J หรือ L) และบรรจุภัณฑ์ที่ติดบนพื้นผิว
3)การพิมพ์ด้วยเลเซอร์: ในที่สุด ผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปจะถูกพิมพ์ด้วยการออกแบบ ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายพิเศษสำหรับกระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ดังแสดงในรูปที่ 3

ความท้าทายและข้อเสนอแนะ
การศึกษากระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์เริ่มต้นด้วยภาพรวมของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์เพื่อทำความเข้าใจหลักการ ถัดไป การตรวจสอบผังกระบวนการบรรจุภัณฑ์มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้แน่ใจว่ามีการควบคุมอย่างพิถีพิถันในระหว่างการปฏิบัติงาน โดยใช้การจัดการที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดขึ้นเป็นประจำ ในบริบทของการพัฒนาสมัยใหม่ การระบุความท้าทายในกระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ถือเป็นสิ่งสำคัญ ขอแนะนำให้มุ่งเน้นไปที่ด้านการควบคุมคุณภาพ การเรียนรู้ประเด็นสำคัญอย่างถี่ถ้วนเพื่อปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการอย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อวิเคราะห์จากมุมมองของการควบคุมคุณภาพ มีความท้าทายที่สำคัญระหว่างการดำเนินการ เนื่องจากมีกระบวนการจำนวนมากที่มีเนื้อหาและข้อกำหนดเฉพาะ ซึ่งแต่ละกระบวนการมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน จำเป็นต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวดในระหว่างการปฏิบัติงานจริง ด้วยทัศนคติการทำงานที่พิถีพิถันและการใช้เทคโนโลยีขั้นสูง จึงสามารถปรับปรุงคุณภาพและระดับทางเทคนิคของกระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ได้ ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการใช้งานที่ครอบคลุมและบรรลุผลประโยชน์โดยรวมที่ยอดเยี่ยม (ดังแสดงในรูปที่ 3)