Kontaktovani cipu

Připojování čipů na kontakty základny
Wirebonding (připojování mikrodrátky)
Kontakty na čipu jsou připojovány na kontakty základny pomocí
Au, Al nebo Cu drátků o průměru přibližně 40 µm. Vlastní
připojení je prováděno
• termokompresí
• ultrazvukovým kontaktováním
• ultrasonickým kontaktováním.
Termokomprese
Čip je ohřát na teplotu vyšší než 200 – 250 oC (tedy je ohřátý i
kontakt na čipu, na který se bude připojovat mikrodrátek). Tato
teplota však nestačí k tomu, aby došlo ke svaření mikrodrátku
s kontaktem na čipu. Potřebná energie ke svaření je dodána
tlakem, který podpoří vzájemnou difuzi mřížek materiálu drátku
a kontaktu. Tím dochází ke svaru.
Je zřejmé, že v tomto případě může být připojován pouze
drátek z materiálu, který neoxiduje. Takovým materiálem je Au.
Kontaktování se dělá tzv. „na kuličku“, kdy je na konci
připojovaného drátku vytvořena kulička buď elektrickým
výbojem z kondenzátoru, nebo pomocí kyslíko-vodíkového
plaménku, nebo „na hranu“. Oba principy jsou uvedeny na
následujících obrázcích.
1
Termokomprese „Na kuličku“
2
Termokomprese „Na hranu“
3
Ultrazvukové kontaktování
Mikrodrátek je v tomto případě z Al. Protože na povrchu Al se
na vzduchu vytváří vrstva oxidu, který by bránil připojení při
kontaktování termokompresí, je připojování prováděno
kontaktovací hlavou, která je rozkmitávána zpravidla
piezokeramickým měničem. Kontaktovací hlava tlačí drátek na
kontakt na čipu a zároveň ho rozkmitává. Třením vzniká teplo
potřebné ke vzájemnému spojení kontaktu a drátku a současně
je oxid vytlačován mimo vlastní spoj. V tomto případě není třeba
kontakt ani drátek zahřívat, protože potřebné teplo se vytvoří
třením drátku o kontakt.
Termosonické kontaktování
Je kombinací termokomprese a ultrazvukového kontaktování.
Čip je při kontaktování ohříván a připojovaný drátek je
současně rozkmitáván kontaktovací hlavou.
Příklady kontaktů „Na kuličku“ a „Na hranu“
4
Tape Automated Bonding (TAB)
Na fólii z plastu, která má vodicí otvory pro osazovací stroj,
takže připomíná filmový pásek, jsou vytvořeny kontakty pro
kontaktování čipu a tyto kontakty jsou expandovány na kontakty
pro připojení obvodu na desku plošného spoje. Z pásku
osazovací stroj vysekne obvod včetně plastové fólie
s expandovanými kontakty čipu. Expandované kontakty jsou
pak připojeny na desku plošného spoje.
Příklady připojování TAB
1. Obvody na nosné plastové fólii
2. Jeden obvod
5
3. Princip připojování TAB
Tape Automated Bonding
Obrys vyseknutí
osazovacím strojem
Polyimidová
fólie
Vnitřní kontakty Vnější kontakty
(k čipu)
(k desce pl. spoje)
Čip s kontakty
Připojování technikou „Flip Chip“
V tomto případě jsou na kontaktech čipu vytvořeny „bumps“,
tedy kontakty, většinou přibližně půlkulového tvaru, z pájky. Pak
se čip převrátí „hlavou dolů“ (flip) a je namontován roztavením
pájky na kontaktech a jejich připájením na připojovací plošky
6
plošného spoje (případně základny pouzdra integrovaného
obvodu).
Příklady
1. různé tvary kontaktů „bumps“
2. porovnání připojení mikrodrátky (wirebonding) a flip-chip
Zde "Epoxy Underfill" je tepelně vodivé lepidlo, které se po
namontování čipu pod něj vtlačuje, aby se čip lépe chladil,
"Rigid Laminate" je pevná základna pouzdra z komozitu,
"Mold Compound" a "Mold Cup" reprezentují pouzdro
vytvořené zalitím (zastříknutím) do pryskyřice, "Solder Ball" je
připojovací "bump" zde ve tvaru kuličky.
7
3. namontovaný obvod flip-chip a na vedlejším obrázku
namontovaný obvod flip-chip a další nenamontovaný
převrácený kontakty nahoru
4. příklady různé montáže obvodů flip-chip ("Die" znamená čip,
"Bare Die" nezapouzdřený čip, "Heatsink Attach, Single
Piece" připojení chladiče složeného z jedné části, "Heatsink
Attach, 2 Pieces" připojení chladiče ze dvou částí).
Overmold
Bare Die
Heatsink Attach, Single Piece
Heatsink Attach, 2 Pieces
8