Processos back-end de semicondutores |O papel, processo e evolução das embalagens de semicondutores

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Processo de embalagem de semicondutores em quatro níveis

A estrutura de hardware da tecnologia e dos dispositivos de empacotamento eletrônico está relacionada ao empacotamento de componentes ativos 1 (como semicondutores) e componentes passivos 2 (como resistores e capacitores 3).Portanto, o escopo coberto pela tecnologia de embalagem eletrônica pode ser dividido em quatro níveis diferentes, que vão desde embalagens de Nível 0 até embalagens de Nível 3.A Figura 1 ilustra todo o processo de embalagem de semicondutores.A primeira é a embalagem Nível 0, responsável pelo corte do wafer;em seguida vem a embalagem de Nível 1, essencialmente embalagem em nível de chip;depois vem a embalagem de Nível 2, responsável por montar o chip em um módulo ou placa de circuito;finalmente, o empacotamento do Nível 3 envolve a instalação da placa de circuito com chips e módulos conectados na placa do sistema.Em termos gerais, todo o processo é geralmente referido como 'embalagem' ou 'montagem'. No entanto, na indústria de semicondutores, a embalagem de semicondutores normalmente envolve apenas processos de corte de wafer e embalagem em nível de chip.

1、Componentes ativos: dispositivos que requerem uma fonte de energia externa para atingir suas funções específicas, como memória semicondutora ou semicondutores lógicos.

2、Componentes Passivos: Dispositivos que não possuem funções ativas, como amplificação ou conversão de energia.

3、Capacitor: Um componente que armazena carga e fornece capacitância.

▲Imagem 1: Níveis de embalagem de semicondutores (Fonte: 'Princípio de embalagem eletrônica', página 5)

A embalagem normalmente assume a forma de Fine-pitch Ball Grid Array (FBGA) ou Thin Small Outline Package (TSOP), conforme ilustrado na Figura 2. As bolas de estanho 4 na embalagem FBGA e os terminais 5 na embalagem TSOP, respectivamente, servem como pinos, permitindo conexões elétricas e mecânicas entre o chip embalado e componentes externos.

3 、 Solda: Um metal de baixo ponto de fusão usado para ligação elétrica e mecânica.

4、Condutor: Um fio que se estende do terminal de um circuito ou componente para conectar a uma placa de circuito.

▲Imagem 2: Exemplos de embalagens de semicondutores (Fonte: ⓒ HANOL Publishers)

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A função da embalagem de semicondutores

A Figura 3 ilustra as quatro funções principais da embalagem de semicondutores, incluindo proteção mecânica, conexão elétrica, conexão mecânica e dissipação de calor.Entre estes, a principal função da embalagem de semicondutores é proteger chips e dispositivos contra danos físicos e químicos, selando-os em materiais de embalagem, como composto de moldagem de resina epóxi (EMC).Apesar dos chips semicondutores serem fabricados através de centenas de processos de wafer para atingir diversas funções, o material principal é o silício.O silício, assim como o vidro, é muito frágil.As estruturas formadas através de numerosos processos de wafer também são suscetíveis a danos físicos e químicos.Portanto, os materiais de embalagem desempenham um papel crucial na proteção dos chips.

▲Imagem 3: Funções da embalagem de semicondutores (Fonte: ⓒ HANOL Publishers)

Além disso, a embalagem semicondutora facilita as conexões elétricas e mecânicas entre o chip e o sistema.Através de conexões elétricas entre o chip e o sistema, a embalagem fornece energia ao chip e estabelece caminhos de entrada e saída para sinais.Em relação às conexões mecânicas, é essencial vincular com segurança o chip ao sistema para garantir uma conexão confiável durante o uso.

Simultaneamente, a embalagem deve dissipar com eficiência o calor gerado pelos chips e dispositivos semicondutores.Durante a operação de produtos semicondutores, o calor é produzido à medida que a corrente passa pelas resistências.Conforme mostrado na Figura 3, a embalagem do semicondutor envolve completamente o chip.Se a embalagem do semicondutor não conseguir dissipar o calor de forma eficaz, o chip poderá superaquecer, fazendo com que os transistores internos aqueçam muito rapidamente e os tornem inoperantes.Portanto, a dissipação eficaz de calor é crucial para a tecnologia de embalagens de semicondutores.Com o aumento da velocidade dos produtos semicondutores e a expansão das funcionalidades, a função de resfriamento das embalagens torna-se cada vez mais importante.

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Processo de embalagem de semicondutores em quatro níveis

A estrutura de hardware da tecnologia e dos dispositivos de empacotamento eletrônico está relacionada ao empacotamento de componentes ativos 1 (como semicondutores) e componentes passivos 2 (como resistores e capacitores 3).Portanto, o escopo coberto pela tecnologia de embalagem eletrônica pode ser dividido em quatro níveis diferentes, que vão desde embalagens de Nível 0 até embalagens de Nível 3.A Figura 1 ilustra todo o processo de embalagem de semicondutores.A primeira é a embalagem Nível 0, responsável pelo corte do wafer;em seguida vem a embalagem de Nível 1, essencialmente embalagem em nível de chip;depois vem a embalagem de Nível 2, responsável por montar o chip em um módulo ou placa de circuito;finalmente, o empacotamento do Nível 3 envolve a instalação da placa de circuito com chips e módulos conectados na placa do sistema.Em termos gerais, todo o processo é geralmente referido como 'embalagem' ou 'montagem'. No entanto, na indústria de semicondutores, a embalagem de semicondutores normalmente envolve apenas processos de corte de wafer e embalagem em nível de chip.

1、Componentes ativos: dispositivos que requerem uma fonte de energia externa para atingir suas funções específicas, como memória semicondutora ou semicondutores lógicos.

2、Componentes Passivos: Dispositivos que não possuem funções ativas, como amplificação ou conversão de energia.

3、Capacitor: Um componente que armazena carga e fornece capacitância.

▲Imagem 1: Níveis de embalagem de semicondutores (Fonte: 'Princípio de embalagem eletrônica', página 5)

A embalagem normalmente assume a forma de Fine-pitch Ball Grid Array (FBGA) ou Thin Small Outline Package (TSOP), conforme ilustrado na Figura 2. As bolas de estanho 4 na embalagem FBGA e os terminais 5 na embalagem TSOP, respectivamente, servem como pinos, permitindo conexões elétricas e mecânicas entre o chip embalado e componentes externos.

3 、 Solda: Um metal de baixo ponto de fusão usado para ligação elétrica e mecânica.

4、Condutor: Um fio que se estende do terminal de um circuito ou componente para conectar a uma placa de circuito.

▲Imagem 2: Exemplos de embalagens de semicondutores (Fonte: ⓒ HANOL Publishers)

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A função da embalagem de semicondutores

A Figura 3 ilustra as quatro funções principais da embalagem de semicondutores, incluindo proteção mecânica, conexão elétrica, conexão mecânica e dissipação de calor.Entre estes, a principal função da embalagem de semicondutores é proteger chips e dispositivos contra danos físicos e químicos, selando-os em materiais de embalagem, como composto de moldagem de resina epóxi (EMC).Apesar dos chips semicondutores serem fabricados através de centenas de processos de wafer para atingir diversas funções, o material principal é o silício.O silício, assim como o vidro, é muito frágil.As estruturas formadas através de numerosos processos de wafer também são suscetíveis a danos físicos e químicos.Portanto, os materiais de embalagem desempenham um papel crucial na proteção dos chips.

▲Imagem 3: Funções da embalagem de semicondutores (Fonte: ⓒ HANOL Publishers)

Além disso, a embalagem semicondutora facilita as conexões elétricas e mecânicas entre o chip e o sistema.Através de conexões elétricas entre o chip e o sistema, a embalagem fornece energia ao chip e estabelece caminhos de entrada e saída para sinais.Em relação às conexões mecânicas, é essencial vincular com segurança o chip ao sistema para garantir uma conexão confiável durante o uso.

Simultaneamente, a embalagem deve dissipar com eficiência o calor gerado pelos chips e dispositivos semicondutores.Durante a operação de produtos semicondutores, o calor é produzido à medida que a corrente passa pelas resistências.Conforme mostrado na Figura 3, a embalagem do semicondutor envolve completamente o chip.Se a embalagem do semicondutor não conseguir dissipar o calor de forma eficaz, o chip poderá superaquecer, fazendo com que os transistores internos aqueçam muito rapidamente e os tornem inoperantes.Portanto, a dissipação eficaz de calor é crucial para a tecnologia de embalagens de semicondutores.Com o aumento da velocidade dos produtos semicondutores e a expansão das funcionalidades, a função de resfriamento das embalagens torna-se cada vez mais importante.