Oleh SeokHo Na, MinHo Gim, GaHyeon Kim, DongSu Ryu, DongJoo Park, dan JinYoung Kim
Di pasar semikonduktor saat ini, terdapat banyak aplikasi termasuk ponsel pintar, tablet, unit pemrosesan pusat (CPU), kecerdasan buatan (AI), cloud data, dan banyak lagi yang mengharapkan dan mengalami pertumbuhan pesat. Karena sebagian besar aplikasi ini memerlukan kinerja tinggi, paket Flip Chip die tunggal mungkin tidak lagi sesuai dan paket modul chiplet multi-die dapat menjadi solusi baru. Dari sudut pandang metodologi interkoneksi bump, mass reflow (MR), thermocompression bond (TCB) dan laser assisted bonding (LAB) banyak digunakan di industri. Untuk LAB, teknologi dan mekanisme pengikatan telah dilaporkan dengan perbandingan umum metode pengikatan ditunjukkan pada tabel 1 [2].
Fokus penelitian ini adalah teknologi LAB untuk pengikatan modul chiplet pada substrat. Teknologi reverse laser assisted bonding (R-LAB) diperkenalkan untuk mengatasi keterbatasan LAB teratas yang ada. Hasil R-LAB dibandingkan dengan LAB teratas. Unit pengujian dibuat dengan resep R-LAB yang dioptimalkan, diserahkan ke pengujian keandalan dan diperiksa dengan pengujian Terbuka/Pendek (O/S), inspeksi pemindaian tomografi akustik (SAT) dan kualitas interkoneksi untuk mengetahui adanya kelainan pasca keandalan.
Tabel 1: Perbandingan metode pengikatan flip chip.
Kendaraan uji
Kendaraan uji adalah paket Substrat SWIFT (S-SWIFT). Ukuran badan paket adalah 2500 mm2, dan ukuran modulnya adalah 650 mm2 dengan ketebalan 770 µm. Bump pitch minimal 110 µm dengan diameter bump melingkar 60 µm. Tinggi tonjolan total adalah 60 µm kali 40 µm untuk tonjolan pilar tembaga (Cu) dengan tutup solder timah-perak (SnAg) 20 µm. Substrat organik memiliki 10 lapisan Cu, finishing Solder on Pad (SOP) dan ketebalan total 1.66 mm. Gambar skema paket ditunjukkan pada gambar 1. Informasi tambahan untuk kendaraan uji dirangkum dalam tabel 2.
Gambar 1: Gambar skema kemasan S-SWIFT.
Tabel 2: Deskripsi kendaraan uji.
Detail eksperimental
Hasil dengan LAB teratas yang ada
Sebelum mengevaluasi unit R-LAB, dilakukan evaluasi top LAB yang ada. Kinerja interkoneksi bump diperiksa berdasarkan suhu puncak inframerah (IR) dengan mengubah kondisi laser. Semua kaki menunjukkan EMC terbakar dan mengakibatkan benjolan tidak basah. Pembakaran EMC mungkin terjadi karena transmisi panas EMC yang rendah (EMC 0.9W/mK vs. wafer Si 14.9W/mK). Karena kurangnya panas, benjolan di bawah EMC tidak dapat membuat interkoneksi benjolan. Selain itu, pembakaran EMC menjadi lebih parah seiring dengan peningkatan suhu puncak. Kaki 4 dengan suhu puncak tertinggi hanya menunjukkan pembasahan sebagian sedangkan kaki lainnya menunjukkan pemisahan cetakan sepenuhnya. Hasil ringkasan dijelaskan pada tabel 3.
Tabel 3: Hasil evaluasi LAB teratas.
Gambar inspeksi visual modul tampak samping, tampak atas, dan gambar penampang bump ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2: Inspeksi visual dan gambar rontgen setiap kaki dengan proses LAB bagian atas yang ada.
Berdasarkan hasil tersebut, sangat sulit untuk menemukan kondisi LAB yang optimal dengan menggunakan desain LAB terbaik.
Pengenalan proses R-LAB
Untuk menghindari pembakaran EMC dengan LAB atas, diusulkan jenis LAB terbalik yang menggunakan emisi laser dari sisi susunan kisi bola bawah (BGA) untuk bertabrakan dengan transmisi melalui blok panggung. R-LAB ini harus mengatasi keterbatasan top LAB yang ada. Aplikasi targetnya adalah cetakan metalisasi bagian belakang (BSM), DRAM dalam paket senyawa cetakan epoksi (EMC) dan interkoneksi modul chiplet pada substrat. Gambar 3 menunjukkan gambar skema LAB atas yang ada dan R-LAB secara detail.
Gambar 3. Gambar skema LAB atas yang ada (atas) dan R-LAB (bawah).
Hasil dengan R-LAB
Setelah beberapa kali percobaan penyesuaian daya dan waktu, kondisi R-LAB optimal tercapai. Gambar 4 menunjukkan hasil interkoneksi bump yang baik tanpa adanya bump non-basah, bump pendek atau kerusakan permukaan substrat pada sisi BGA atau pembakaran EMC.
Gambar 4: Gambar inspeksi visual (atas) dan gambar penampang melintang (bawah).
Selanjutnya dilakukan pengukuran suhu puncak modul chiplet. Kamera IR digunakan untuk mengukur suhu sisi belakang silikon. Suhu area benjolan diukur dengan termokopel (TC). Termokopel disisipkan di antara cetakan dan substrat pada posisi sudut cetakan dan pusat cetakan seperti yang ditunjukkan pada gambar 6. Suhu puncak IR modul chiplet adalah sekitar 240~250°C dan suhu permukaan substrat sekitar 250~260°C dari resep yang dioptimalkan. Suhu termokopel pada benjolan adalah sekitar 260~266°C yang melebihi suhu leleh solder. Gambar puncak IR, profil suhu IR dan profil termokopel masing-masing ditunjukkan pada gambar 5 dan gambar 6.
Gambar 5: Gambar puncak IR (kiri) dan profil IR (kanan).
Gambar 6: Gambar rontgen kit TC (kiri) dan profil suhu (kanan).
Perluasan R-LAB
Selain pengikatan modul chiplet pada substrat, aplikasi cetakan BSM dan pemasangan DRAM akan memerlukan teknologi LAB terbalik. Pengembangan kedua aplikasi tersebut terus berlanjut dan hingga saat ini telah mencapai hasil yang menjanjikan dengan interkoneksi yang baik. Hasil evaluasi mati BSM yang menjanjikan dipublikasikan baru-baru ini 72nd ECTC [1]. Tabel 4 menunjukkan gambar skema aplikasi R-LAB.
Tabel 4: Gambar skema aplikasi R-LAB.
Tes kepercayaan
Unit pengujian dibuat dengan resep yang dioptimalkan R-LAB dan menjalani uji keandalan. Pada setiap pembacaan, tes Terbuka/Pendek (O/S) dan inspeksi SAT dilakukan. Selain itu, penampang melintang dilakukan untuk melihat apakah ada kelainan pasca-reliabilitas. Hasilnya, semua titik pembacaan tidak menunjukkan kegagalan O/S, tidak ada kelainan SAT, dan tidak ada kelainan yang muncul pada penampang melintang. Pengujian meliputi pengujian sensitivitas kelembaban level 4 (MSL4), Unbiased Highly Accelerated Stress Test (UHAST) selama 264 jam, Siklus Suhu, Kondisi B (TCB) 1000X dan penyimpanan suhu tinggi (HTS) selama 1000 jam. seperti yang ditunjukkan masing-masing seperti yang ditunjukkan pada Tabel 5 dan Gambar 7.
Tabel 5: Hasil uji reliabilitas.
Gambar 7: Gambar penampang benjolan yang khas setelah setiap pengujian reliabilitas.
Kesimpulan
Studi ini menunjukkan kelayakan interkoneksi bump modul chiplet pada substrat menggunakan teknologi LAB. Karena transmisi panas EMC yang rendah, kondisi LAB atas yang normal tidak memungkinkan karena kurangnya perpindahan panas ke benjolan yang mengakibatkan tidak basah apa pun kondisi daya laser. Kesimpulannya adalah sangat sulit untuk mengoptimalkan kondisi LAB dan margin proses akan sangat sempit. LAB atas yang ada tidak disarankan untuk interkoneksi modul chiplet pada media.
Untuk meningkatkan kualitas, dikembangkan reverse LAB. Ini adalah LAB tipe terbalik di mana emisi laser dari sisi bawah BGA ke benjolan ditransmisikan melalui blok vakum panggung. Proses R-LAB menunjukkan hasil yang menjanjikan tanpa memperhatikan kerusakan permukaan samping BGA substrat, pembakaran EMC, bump non-wetting atau bump short untuk pitch bump 110 µm pada kendaraan uji modul. Suku cadang yang dibangun dengan kondisi LAB yang dioptimalkan tidak menunjukkan kelainan pada uji O/S dan SAT dan interkoneksi bump lulus semua uji keandalan melalui MSL4, UHAST 264 jam, HTS 1000 jam, TCB 1000X. R-LAB dikembangkan untuk mengatasi keterbatasan LAB yang ada dan dapat memberikan solusi yang lebih baik untuk ikatan modul chiplet yang halus pada substrat. Hal ini juga akan menjadi solusi potensial untuk interkoneksi die BSM dan DRAM dalam ikatan EMC juga.
Ucapan Terima Kasih
Studi ini didukung oleh pusat Litbang Global Teknologi Amkor. Penulis ingin mengucapkan terima kasih khusus kepada Pusat Litbang, tim LAB, tim FA, dan anggota tim penguji reliabilitas.
Referensi
- SeokHo Na, dkk., “Teknologi Laser Assisted Bonding (LAB) Generasi Berikutnya,” Konferensi Komponen dan Teknologi Elektronik 2022, 2022.
- MinHo Gim, dkk., “Studi Mekanisme Pengikatan Flip-Chip Kinerja Tinggi dengan Pengikatan Berbantuan Laser,” Konferensi Komponen dan Teknologi Elektronik 2020, 2020.
SeokHo Na, MinHo Gim, GaHyeon Kim, DongSu Ryu, DongJoo Park, dan JinYoung Kim adalah bagian dari Proses Lanjutan & Pengembangan Material, Pusat Litbang Global di Amkor Technology Korea.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://semiengineering.com/reverse-laser-assisted-bonding-r-lab-technology-for-chiplet-module-bonding-on-substrate/
- :memiliki
- :adalah
- :bukan
- :Di mana
- 1
- 10
- 110
- 14
- 20
- 2020
- 2022
- 264
- 320
- 40
- 60
- 66
- 7
- 820
- a
- dipercepat
- dicapai
- akustik
- tambahan
- Tambahan
- Informasi Tambahan
- Selain itu
- maju
- AI
- AL
- Semua
- juga
- an
- dan
- Apa pun
- Muncul
- Aplikasi
- aplikasi
- sesuai
- ADALAH
- DAERAH
- sekitar
- susunan
- buatan
- kecerdasan buatan
- Kecerdasan buatan (AI)
- AS
- At
- melampirkan
- penulis
- menghindari
- b
- kembali
- bola
- berdasarkan
- BE
- menjadi
- Lebih baik
- antara
- Memblokir
- tubuh
- ikatan
- kedua
- Bawah
- dibangun di
- membakar
- pembakaran
- by
- kamar
- topi
- pusat
- pusat
- mengubah
- diperiksa
- keping
- awan
- dibandingkan
- perbandingan
- lengkap
- komponen
- komponen
- Senyawa
- kesimpulan
- kondisi
- Kondisi
- Konferensi
- terus
- Tembaga
- Sudut
- bisa
- sepasang
- Cross
- siklus
- kerusakan
- data
- Tanggal
- menunjukkan
- dijelaskan
- deskripsi
- Mendesain
- rinci
- dikembangkan
- Pengembangan
- Mati
- dilakukan
- dua
- E&T
- setiap
- Elektronik
- emisi
- Eter (ETH)
- mengevaluasi
- evaluasi
- melebihi
- ada
- mengharapkan
- mengalami
- layak
- Angka
- Menemukan
- akhir
- menyelesaikan
- Penerjunan
- Fokus
- Untuk
- dari
- Selanjutnya
- Gen
- Umum
- Memberikan
- Aksi
- baik
- kisi
- Pertumbuhan
- Sulit
- Memiliki
- tinggi
- High
- paling tinggi
- sangat
- HTTPS
- if
- gambar
- gambar
- memperbaiki
- in
- memasukkan
- Termasuk
- Pada meningkat
- industri
- informasi
- Intelijen
- interkoneksi
- diperkenalkan
- IT
- Kim
- kit
- Korea
- laboratorium
- Kekurangan
- laser
- lapisan
- meninggalkan
- kaki
- Tingkat
- tingkat 4
- 'like'
- pembatasan
- keterbatasan
- lagi
- Rendah
- terbuat
- membuat
- banyak
- Margin
- Pasar
- Massa
- bahan
- max-width
- Mungkin..
- mengukur
- diukur
- pengukuran
- mekanisme
- Anggota
- Metodologi
- metode
- minimum
- modul
- lebih
- paling
- mr
- Perlu
- New
- solusi baru
- tidak
- normal
- terjadi
- of
- on
- hanya
- Optimize
- dioptimalkan
- optimal
- or
- organik
- Lainnya
- di luar
- Mengatasi
- paket
- paket
- pengemasan
- bantalan
- Taman
- bagian
- bagian
- Lulus
- Puncak
- prestasi
- dilakukan
- Pilar
- Nada
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- poin
- posisi
- Pos
- potensi
- kekuasaan
- proses
- pengolahan
- Profil
- profil
- menjanjikan
- diusulkan
- memberikan
- diterbitkan
- kualitas
- R & D
- cepat
- Bacaan
- baru
- resep
- direkomendasikan
- Bagaimanapun juga
- keandalan
- Dilaporkan
- membutuhkan
- masing-masing
- mengakibatkan
- mengakibatkan
- Hasil
- membalikkan
- benar
- pemindaian
- Bagian
- melihat
- semikonduktor
- Kepekaan
- parah
- Pendek
- celana pendek
- harus
- Menunjukkan
- menunjukkan
- ditunjukkan
- Pertunjukkan
- sisi
- Silikon
- Ukuran
- smartphone
- larutan
- khusus
- Tahap
- penyimpanan
- tekanan
- Belajar
- disampaikan
- RINGKASAN
- Didukung
- Permukaan
- SWIFT
- tabel
- target
- tim
- Anggota tim
- Teknologi
- uji
- pengujian
- tes
- Terima kasih
- bahwa
- Grafik
- Sana.
- Ini
- ini
- Melalui
- waktu
- untuk
- tomografi
- puncak
- Total
- transfer
- uji
- mengetik
- khas
- unit
- bekas
- menggunakan
- Kekosongan
- kendaraan
- Kendaraan
- sangat
- kelangsungan hidup
- View
- vs
- adalah
- webp
- BAIK
- adalah
- yang
- sementara
- sangat
- akan
- dengan
- tanpa
- akan
- x-ray
- zephyrnet.dll