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HOREXS è un produttore ultra sottile del PWB, che producono il PWB del substrato di IC per il pacchetto/la prova di IC, assemblea di IC.

Parecchi venditori stanno arrampicando la nuova attrezzatura di ispezione basata sulle tecnologie infrarosse, ottiche e dei raggi x in uno sforzo per ridurre i difetti in attuali e pacchetti futuri di IC.

Mentre tutte queste tecnologie sono necessarie, inoltre sono complementari. Nessuno strumento può soddisfare tutte le richieste di ispezione di difetto. Di conseguenza, i venditori d'imballaggio possono avere bisogno di di comprare più e gli strumenti differenti.

Per anni, i pacchetti erano relativamente semplici. Quando i difetti sono emerso in pacchetti ai vari punti durante la fabbricazione, l'attrezzatura di ispezione ha avuta poca difficoltà nell'individuazione dei difetti perché più erano relativamente grande.

È oggi una storia differente. Gli ultimi chip sono più veloci e più complessi. Per ottimizzare la prestazione di questi chip, l'industria richiede i nuovi e migliori pacchetti con le buone caratteristiche elettriche, i più piccoli fattori forma e più I/Os. Nella risposta, i venditori d'imballaggio hanno sviluppato un assortimento di nuovi e tipi avanzati complessi del pacchetto.

Poichè imballare diventa più complesso ed è utilizzato nei mercati in cui l'affidabilità è critica, trovare i difetti sta diventando più importante. Ma inoltre sta diventando per quanto i difetti siano più provocatori più piccoli e trovare più duro. «Ci sono più piccole caratteristiche e nuovi materiali che entrano nell'imballaggio d'alto valore. Ciò determina l'esigenza di ispezione con i requisiti più di alta qualità,» ha detto Pieter Vandewalle, direttore generale per la divisione di ICOS a KLA.

Altri acconsentono. «Più dadi stanno determinando l'integrazione d'imballaggio più ad alta densità. Più collega sta determinando le tracce più fini ed i passi più stretti dell'urto. E questa complessità sta determinando il bisogno verso più ispezione,» ha detto Eelco Bergman, direttore senior delle vendite e dello sviluppo di affari a ASE. «Oltre alle sfide aumentanti di processo connesse con la fabbricazione di questi pacchetti complessi, c'è inoltre un'esigenza aumentata di controllo dei processi in-linea e di ispezione dovuto l'alto costo di perdita del rendimento connesso con i dispositivi trattati multipli ed avanzati di nodo che sono integrati in questi pacchetti.»

Per soddisfare queste richieste, i venditori d'imballaggio probabilmente avranno bisogno delle attrezzature ottiche tradizionali di ispezione come pure di altri tipi dello strumento. «Poichè gli aumenti di complessità e di densità del pacchetto, ispezione ottica da solo non è abbastanza,» Bergman ha detto. «Per molti anni, l'industria di imballaggio ha avuta una gamma di opzioni disponibili, compreso i raggi x e C-SAM (microscopia acustica d'esplorazione confocale). Ma spesso, questi strumenti sono adatti meglio per l'analisi del monitoraggio e di guasto di processo del campione che in linea il controllo dei processi. Con il costo potenzialmente alto connesso con i guasti di perdita del rendimento dell'assemblea o della prova o di affidabilità dell'post-assemblea, c'è un'esigenza aumentante degli strumenti ad alta velocità e in-linea della metrologia — idealmente con le capacità analitiche di apprendimento automatico avanzato che possono controllare un processo ed individuare la deriva trattata su una base in tempo reale. Quel modo, azione correttiva può essere preso prima quel processo esce di controllo ed i difetti accadono. Ciò è particolarmente vera per le applicazioni dell'alto-affidabilità, quali i dispositivi automobilistici, in cui dovete individuare i difetti potenzialmente latenti. Ciò probabilmente prenderà una gamma di soluzioni.»

Fortunatamente, parecchi nuovi sistemi di ispezione sono negli impianti. Fra loro:

Su innovazione e su KLA stanno arrampicando i nuovi ai sistemi di ispezione basati a ottica per imballare. Questi sistemi comprendono gli algoritmi di apprendimento automatico, che usano velocemente le tecniche della corrispondenza di modello per contribuire ad individuare i difetti.
Le società stanno spedendo i nuovi strumenti dei raggi x.
Altre tecnologie inoltre stanno spedendo.

Il paesaggio d'imballaggio

Del il mercato d'imballaggio livello del wafer di ispezione è proiettato per coltivare nel 2020 da $208 milioni nel 2019 a circa $223 milioni, secondo Bob Johnson, un analista con Gartner. Le cifre non comprendono i sistemi di ispezione al livello del dado. «Ottica è ancora la più grande tecnologia,» Johnson ha detto. «Che è inoltre vero per di ispezione livella del pacchetto o del dado.»

Nel frattempo, c'è un'esplosione delle nuove applicazioni nel mercato, quali 5G ed AI. Inoltre, le applicazioni tradizionali, come automobilistico, computare e cellulare, continuano a svilupparsi.

Tutti i sistemi incorporano i vari chip, che sono incapsulati o alloggiati in pacchetti di IC. I clienti hanno molti tipi del pacchetto da scegliere da. «La scelta dipende dall'applicazione, che detta a che cosa l'architettura d'imballaggio sta andando assomigliare,» ha detto Kim Yess, direttore esecutivo dei materiali di WLP al fabbricante di birra Science.

Un modo segmentare il paesaggio d'imballaggio è dal tipo di interconnessione, che include il wirebond, il vibrazione-chip, dell'l'imballaggio livello del wafer (WLP) e i vias del attraverso-silicio (TSVs).

Circa i 75% - 80% dei pacchetti sono basati su legame del cavo, secondo TechSearch. Un bonder del cavo cuce un chip ad un altro chip o il substrato facendo uso dei cavi minuscoli. Il legame del cavo è usato per i pacchetti di media scadenza e dei prodotti come pure le pile di memoria.

il Vibrazione-chip è usato per BGAs ed altri pacchetti. In vibrazione-chip, gli urti o le colonne di rame sono formati sopra un chip. Il dispositivo è lanciato e montato su un separato muoia o imbarchi. Gli urti atterrano sui cuscinetti di rame, formanti i collegamenti elettrici.

WLP è usato per uscita ed altri pacchetti. In un esempio di uscita, una memoria muore è impilata su un chip di logica in un pacchetto. Nel frattempo, TSVs è trovato in pacchetti di qualità superiore come 2.5D/3D. In 2.5D/3D, i dadi sono impilati parallelamente o disposti sopra un'interposizione, che incorpora TSVs. L'interposizione funge da ponte fra i chip e un bordo.

Fig. 1: Correnti principali nella fonte d'imballaggio: KLA

2.5D/3D e l'uscita sono classificati come tipi avanzati del pacchetto. Un altro approccio comprende l'uso dei chiplets, con cui un chipmaker può avere un menu dei dadi modulari, o dei chiplets, in una biblioteca. I clienti possono combinare i chiplets ed integrarli in un tipo avanzato attuale del pacchetto, quali 2.5D/3D, uscita, o una nuova architettura.

«Assistiamo molti settori differenti,» ha detto Ken Molitor, direttore operativo aQuik-Pak. «Chiplets è un'area che vediamo la crescita in futuro. il Chip-su-bordo, i moduli del multi-chip e i chiplets sono tutto sulla nostra carta stradale. Vediamo questo come qualcosa che avvantaggi l'industria a semiconduttore.»

Chiplets e l'imballaggio avanzato hanno potuto scuotere sul paesaggio. Tipicamente, avanzare una progettazione, l'industria sviluppa ASIC usando la rappresentazione in scala del chip per misura le funzioni differenti su un singolo monolitico muore. Ma la rappresentazione in scala sta diventando più difficile e costosa ad ogni nodo e non tutto trae giovamento da rappresentazione in scala.

La rappresentazione in scala rimane un'opzione per le nuove progettazioni. Ma invece di ASIC tradizionale facendo uso di rappresentazione in scala del chip, l'imballaggio e i chiplets avanzati sono metodi alternativi diventanti per elaborare una progettazione a livello di sistema complessa.

«I clienti stanno realizzando che ci sono più di un modo elaborare le progettazioni,» ha detto Walter Ng, vice presidente di sviluppo di affari a UMC. «Mentre ci possono essere funzioni di una progettazione che richiede il più ad alto livello delle tecnologie del emorragia-bordo e della prestazione, molte delle altre funzioni non richiedono questa. Implementare quelle altre funzioni come parte di singolo pezzo omogeneo di silicio del emorragia-bordo può essere nocivo in termini di potere e costo. La considerazione di costo è veduta nei modi diversi di una coppia. Se la funzione non trae giovamento da rappresentazione in scala della tecnologia, quindi il costo per ² di millimetro è significativamente più alto senza ricevere alcun beneficio di sfalsamento di area. L'altra considerazione costata è al livello del chip, in cui molte di queste progettazioni stanno spingendo sulle preoccupazioni serie attuali massime di dimensione del reticolo e del rendimento. Ciò sta determinando una rinascita allo ri-sguardo ai nodi planari avanzati come 28nm/22nm. Per quei clienti che richiedono la prestazione del emorragia-bordo, stanno esaminando come dividere la funzionalità della prestazione ed in molti casi, implementante una soluzione del multi-dado.»

In questo caso, una soluzione del multi-dado è un altro modo descrivere un pacchetto avanzato con i dadi complessi. L'idea qui è di impilare i dispositivi nella direzione verticale, permettendo alle nuove architetture.

«Ogni creatore del dispositivo e della fonderia ha uno sforzo serio nell'integrazione eterogenea. Ci sono una serie di tecnologie differenti qui,» ha detto Robert Clark, membro senior del personale tecnico al telefono, in una presentazione recente. «Per integrazione dimensionale 3D, abbiamo bisogno dell'integrazione eterogenea come pure dei processi monolitici 3D che ci permetteranno di impilare la logica su logica e sulla memoria su logica per le tecnologie future.»

Ciò nonostante, c'è un tema comune fra tutto il pacchetto. «Segue l'estruso generalmente. Avete più componenti dentro di un pacchetto. Inoltre avete più piccoli dadi con le più piccole geometrie dentro del pacchetto. È più difficile da ispezionare,» il Molitor di Quik-Pak ha detto.

Chip/flusso d'imballaggio
La fabbricazione dei chip è un processo complesso. In primo luogo, i chip sono elaborati su un wafer in un favoloso facendo uso di varia attrezzatura. Per fare un dispositivo logico avanzato, intraprende 600 - 1.000 azione trattate o più nel favoloso.

Durante il flusso favoloso, un chipmaker deve ispezionare i chip per i difetti. I difetti minuscoli hanno potuto urtare i rendimenti del chip o indurre un prodotto a venire a mancare.

Per trovare i difetti in chip all'interno del favoloso, i chipmaker utilizzano all'l'attrezzatura basata a ottica di ispezione nella linea di produzione. I chipmaker inoltre usano l'ispezione del e-fascio. Entrambi gli strumenti stanno individuando i difetti di nanometro-dimensione.

Per ispezione del wafer, usi di un sistema di ispezione ottico una sorgente luminosa ottica illuminare un wafer. La sorgente luminosa cade nella gamma profonda di ultravioletto (DUV) alle lunghezze d'onda 193nm. Poi, la luce è raccolta e un'immagine è digitalizzata, che aiuta i difetti del ritrovamento sul wafer.

Una volta che i chip sono fabbricati nel favoloso, il wafer è poi pronto per IC che imballa ad una fonderia o ad un OSAT.

Ogni tipo del pacchetto ha un flusso trattato differente. Prenda l'uscita, per esempio. «In questo schema d'imballaggio, i buoni dadi conosciuti sono rivolto verso il basso disposto su un wafer del trasportatore, allora incastonato in una muffa a resina epossidica,» hanno spiegato Sandy Wen, un ingegnere trattato a Coventor, Lam Research Company di integrazione, in un blog. «La combinazione della dado-muffa forma un wafer ricostituito, che poi è elaborato per formare gli strati della ridistribuzione (RDLs) con gli urti sul esposto muore fronti per la ridistribuzione “di uscita”. Il wafer ricostituito successivamente è tagliato prima di uso finale.»

RDLs è il metallo di rame collega quello elettricamente per collegare una parte del pacchetto ad un altro. RDLs è misurato dalla linea e dallo spazio, che si riferiscono alla larghezza ed al passo di una traccia del metallo.

Ci sono tipi differenti di pacchetti di uscita. Per esempio, innestato per le applicazioni di qualità superiore, l'uscita ad alta densità ha più di 500 I/Os con la linea e lo spazio di RDLs meno di 8μm. Al di qualità superiore, i venditori stanno sviluppando l'uscita con RDLs alla linea/spazio ed all'aldilà di 2μm.

Ciò è dove ottiene complicata. «Di uscita livella del wafer tradizionale affronta parecchie sfide,» ha detto Curtis Zwenger, vice presidente di sviluppo del prodotto avanzato a Amkor. «Sul profilo dell'elaborazione, sulle edizioni quale lo spostamento del dado e sulla distorsione modellata del wafer sono stati controllati applicando le tecniche di ottimizzazione trattata. Tuttavia, per le strutture più avanzate che richiedono gli strati multipli di RDL e la linea/spazio più fine, la quantità di distorsione modellata del wafer e la topologia della superficie diventano critici quanto a non avversamente da urtare i processi della rappresentazione della foto. Dal lato commerciale, una sfida è stata sempre costo di uscita contro la dimensione del pacchetto. Mentre i livelli elevati di integrazione sono richiesti, gli aumenti di dimensione del pacchetto ed il costo di processo di RDL aumenta esponenzialmente dovuto il formato ricostituito circolare del wafer.»

Durante il flusso di produzione, i difetti possono emergere nel pacchetto. Mentre l'uscita ed altri tipi avanzati del pacchetto diventano più complessi, i difetti tendono ad essere più piccoli e più duri da trovare. Ciò è dove l'attrezzatura di ispezione misura in- è destinata a trovare i difetti e piantarle fuori.

Nel flusso di produzione di uscita, le case d'imballaggio possono inserire l'attrezzatura di ispezione all'inizio del processo. Poi, ci sono una serie di punti di ispezione durante il flusso ed anche dopo il processo.

Altri tipi del pacchetto possono avere simili o flussi differenti. In tutti i casi, l'ispezione è un requisito. «In questi ultimi 10 anni, l'imballaggio avanzato ha introdotto parecchi processi e materiali per creare i pacchetti e le tecnologie innovatori dell'assemblea. Gli esempi includono la colonna fine del rame del passo, con i vias della muffa, il underfill modellato, la protezione conforme, il modanatura su due lati e RDL a più strati elaboranti,» Zwenger ha detto che «i pacchetti che comprendono tali tecnologie non possono essere montati in modo redditizio a meno che i processi molto robusti ed i comandi ed i metodi in-linea avanzati di ispezione fossero usati. L'imaging a raggi X ad alta definizione e l'ispezione ottica automatica hanno fatto i grandi avanzamenti per contribuire ad individuare gli oggetti, quali i vuoti del underfill e della muffa, RDL e difetti e materiali estranei dell'urto. Le numerose interfacce materiali nell'odierno imballaggio avanzato per rendere rilevazione in-linea di difetto essenziale per i dispositivi redditizi, di alta qualità ed affidabili a semiconduttore.»

Fig. 2: Flusso d'imballaggio del chip. Fonte: KLA

Ottico contro ispezione dei raggi x
Le case d'imballaggio usano i tipi multipli di attrezzature di ispezione, ma la decisione per usare un tipo o un altro dipende dal pacchetto.

L'ispezione ottica è stata utilizzata nell'imballaggio per anni. Oggi, Camtek, KLA e su innovazione vendere i sistemi di ispezione ottici per imballare. «L'ispezione ottica è usata per trovare tutti i chiari difetti o difetti latenti potenziali che potrebbero potenzialmente urtare il rendimento,» ha detto Stephen Hiebert, direttore di marketing senior a KLA.

In funzione, i pacchetti sono inseriti in questi sistemi di ispezione ottici durante il flusso di produzione. Una sorgente luminosa è illuminata nel sistema, che poi prende ad immagini di un pacchetto dagli angoli differenti come i mezzi per trovare i difetti.

Ci sono alcune differenze principali fra ispezione ottica per i chip nel favoloso ed imballare. Nel favoloso, gli strumenti di ispezione sono più costosi ed usati trovare i difetti al nanoscale.

Al contrario, i difetti sono più grandi in pacchetti, in modo dall'ispezione ottica è usata per trovare i difetti al livello del micron. Questi strumenti usano le sorgenti luminose alla gamma visibile, fonti non di qualità superiore di DUV.

Ciò nonostante, l'onda seguente dei pacchetti presenta alcune sfide per gli strumenti attuali. «Avete questi di processi d'imballaggio livelli del wafer di uscita o di 3D-IC. Stanno ottenendo più complicati. Questi processi complicati richiedono lo sviluppo complesso,» Hiebert ha detto. «Ci sono altre tendenze. Ovvio è riportante in scala. Avete più piccole dimensioni critiche. Ha potuto essere una linea/spazio di RDL. Ha potuto essere un passo per una pila 3D come un passo del microbump o un legame ibrido e un passo di rame del cuscinetto. Poichè riportare in scala continua, la necessità di trovare i più piccoli tipi di difetto è critica.»

Ci sono altre sfide di difetto principale. Per esempio, se avete un Male muore in un pacchetto, l'intero pacchetto è perso.

Per indirizzare queste sfide, i venditori hanno sviluppato gli strumenti di prossima generazione di ispezione per imballare. Per esempio, facendo uso di una sorgente luminosa nella gamma visibile, l'ultimo strumento di ispezione del difetto di KLA usa sia le tecniche del darkfield che del brightfield. Nella rappresentazione del brightfield, la luce colpisce il campione ed il sistema raccoglie la luce sparsa dall'oggetto. Nella rappresentazione del darkfield, la luce colpisce il campione da un angolo.

Lo strumento di KLA è capace di individuazione delle dimensioni di difetti al più tardi. «Per l'imballaggio avanzato, stiamo parlando delle dimensioni critiche che sono sull'ordine di un micron,» Hiebert abbiamo detto. «Un RDL ha potuto essere una linea e uno spazio di 2μm. I clienti avanzati stanno lavorando alla linea ed allo spazio di 1μm. La rilevazione per i difetti subcritici di dimensione è ancora possibile con ottico.»

Il nuovo strumento di KLA fornisce due volte la risoluzione e la sensibilità come il sistema precedente. Anche può mirare alle aree scelte di ispezione per catturare i difetti difficili da trovare e comprende gli algoritmi di apprendimento automatico per rilevazione di difetto.

Altri inoltre stanno mettendo a punto i nuovi ai sistemi basati a ottica. «Lanceremo un nuovo prodotto presto per ispezione ad alta velocità di submicron e una nuova tecnologia per soppressione di rumore per le strutture a più strati,» ha detto Damon Tsai, direttore della gestione del prodotto di ispezione a su.

Questi nuovi strumenti inoltre indirizzeranno le tecnologie di prossima generazione come legame ibrido di rame. Parecchie fonderie stanno sviluppando questa per l'imballaggio avanzato. Ancora nella R & S, le pile ed i legami leganti ibridi muore usando il rame--rame collega. Fornisce più larghezza di banda potere più basso che i metodi attuali di impilamento e di legame.

«Vediamo lo sviluppo di legame ibrido, compreso il chip--wafer ed il wafer--wafer con i passi dell'ingresso/uscita giù a 3μm e sotto. Ciò richiede la sensibilità di difetto di submicron, <10>

La complessità di odierni pacchetti avanzati richiede altri tipi dello strumento della tecnologia di ispezione. Per esempio, gli strumenti ottici sono veloci ed usati per trovare i difetti superficiali, ma non possono generalmente vedere le strutture sepolte.

Ciò è dove l'ispezione dei raggi x è andato d'accordo. Questa tecnologia può vedere le strutture sepolte con le alte risoluzioni. In questo mercato, parecchi venditori stanno arrampicando i nuovi strumenti di ispezione dei raggi x per imballare.

Lo svantaggio con i raggi x è la velocità. Ciò nonostante, i raggi x ed ottici sono complementari ed entrambi sono usati imballando le case.

La ricerca accelerare il processo dei raggi x, SVXR ha messo a punto un sistema basato sulla tecnologia automatizzata di alta risoluzione di ispezione dei raggi x (HR-AXI). Il sistema è mirato a per ispezione in-linea veloce per imballare. Inoltre usa l'apprendimento automatico per rilevazione di difetto.

«I raggi x possono vedere attraverso il metallo. Uno strumento ottico può vedere attraverso soltanto i dielettrici o i substrati non conduttivi. Se volete vedere un vuoto fra due pezzi di metallo, o una leggera delaminazione ad un'interfaccia, uno strumento ottico è limitato,» ha detto Brennan Peterson, direttore di strategia a SVXR. «Fondamentalmente, possiamo vedere i metalli in cui i difetti veri accadono. Cose schiave alle interfacce. Non legano allo stato dei dielettrici. Quello è realmente il fondamento di dove i raggi x presentano un vantaggio. Potete vedere che argomenti nel collegamento. E poi potete usare che dati per renderlo migliore.»

Ci sono altre edizioni. Per esempio, i pacchetti avanzati hanno un gran numero di urti con duro vedono i giunti sepolti della lega per saldatura. Per questa applicazione, uno strumento veloce di ispezione dei raggi x è ideale qui.

Nel frattempo, alcuni stanno sviluppando l'attrezzatura differente di ispezione per indirizzare le varie sfide. «L'imballaggio avanzato comprende le varie configurazioni di singolo o chip multipli, interposizioni, chip e substrati di vibrazione,» ha detto Tim Skunes, vice presidente di R & S a CyberOptics. «Contano generalmente su certa forma di urto per fare i collegamenti verticali fra queste componenti. Gli urti possono essere palle della lega per saldatura, colonne di rame o microbumps, mentre i collegamenti orizzontali all'interno dei pacchetti sono fatti dalle linee della ridistribuzione. Questi comprendono le feature size che variano da 10µm a 100µm. Come i processi d'imballaggio avanzati e le caratteristiche che creano sono diventato più piccolo e più complesso, l'esigenza di efficace controllo dei processi è aumentato. Questo bisogno è amplificato dal fatto che questi processi usano sapere-buon costoso muoiono, rendendo il costo del guasto estremamente alto.»

Per questo, CyberOptics ha sviluppato un'unità metrologia/di ispezione basata sulla profilometria dello sfasamento. La tecnologia di CyberOptics, chiamata la Multi-Riflessione Suppression (SIG.RA), fornisce il 2D e le ispezioni 3D per le altezze, il coplanarity, il diametro e la forma dell'urto. SIG.RA la tecnologia è destinata per sopprimere gli errori causati dalle riflessioni multiple spurie dalle superfici brillanti e speculari in pacchetti.

Sopra il quel, la topografia, l'altezza di punto, la rugosità, lo spessore di strato ed altri parametri possono essere richiesti per i pacchetti avanzati. «I processi di fabbricazione d'imballaggio avanzati hanno creato una matrice di nuove misure. Per esempio, l'arco del wafer e la misura di distorsione dopo l'impilamento, il coplanarity dell'urto e le misure di TSVs sono appena alcuni esempi. per contribuire a ridurre il costo di produzione totale, la metrologia ibrida sta diventando essenziale realizzando le misure multiple ed ispezioni simultaneamente per migliorare produttività,» ha detto Thomas Fries, del direttore generale d'imballaggio avanzato dell'unità del FRT di FormFactor, un fornitore degli strumenti di misura della superficie 3D.

Conclusione
Se quello non è abbastanza, i pacchetti possono richiedere ancor più ispezione durante il flusso, come nuovo muoiono attrezzatura di separazione. Facendo uso di entrambe l'ispezione ottica ed infrarossa avanzata, questi sistemi realizzano l'ispezione e muoiono ordinare dopo che dei i pacchetti livelli del wafer sono provati e tagliati.

Ciò nonostante, l'imballaggio avanzato è qui di restare e diventare più importante. Chiplets è inoltre una tecnologia da guardare. Entrambi possono cambiare il paesaggio.

«C'è un'adozione accelerata di tutte queste tecnologie, realmente più veloce di avevamo anticipato. Invitare questo per continuare l'anno prossimo pure,» il Vandewalle di KLA ha detto. (Articolo da Internet)