Méthode et technologie principales du collage de puces
Qu'est-ce que le collage de puces ?
Dans le domaine des semi-conducteurs, le terme « collage » désigne la connexion d'une puce (ou semi-conducteur) à un substrat. On distingue deux types de connexion : les méthodes traditionnelles et les méthodes avancées. Les méthodes traditionnelles comprennent les connexions puce-puce et les connexions filaires, tandis que les méthodes avancées incluent la technologie flip chip, développée par IBM à la fin des années 1960. Le flip chip est une méthode qui combine le collage de puces et la connexion filaire ; il relie la puce au substrat en formant une protubérance sur le substrat.
De même qu'un moteur est monté sur une voiture pour fournir de l'énergie, le câblage d'une puce est assuré par sa connexion au monde extérieur grâce à la fixation d'une puce semi-conductrice sur une grille de connexion ou un circuit imprimé (PCB). Une fois connectée, la puce doit résister aux contraintes physiques générées par son encapsulage et dissiper la chaleur produite lors de son fonctionnement. Le cas échéant, elle doit maintenir une conductivité constante ou assurer une isolation thermique élevée. Par conséquent, à mesure que les puces se miniaturisent, les méthodes de connexion deviennent cruciales.
Le processus de collage de puces
Dans la méthode traditionnelle de collage de puces, la première étape consiste à enduire le substrat du boîtier d'adhésif, puis à y déposer la puce, les broches vers le haut. Avec le procédé de collage flip-chip, une technologie de boîtier avancée, les broches de la puce sont placées vers le bas, et une petite bille de soudure est fixée sur la broche, contre le substrat. Dans les deux méthodes, l'ensemble assemblé passe dans un tunnel de reflux thermique, qui permet de réguler la température afin de faire fondre l'adhésif ou la bille de soudure. Après refroidissement, la puce (ou la bille) est fixée au substrat.
Processus de sélection et de placement des puces
Le retrait individuel des puces fixées à la bande est appelé « Pick ». Lorsque la buse retire les puces de la plaquette, elles sont déposées sur la surface du substrat du boîtier (opération appelée « Place »). Ces deux actions constituent le processus de « pick and place ». Ce processus permet également de trier les puces conformes en fonction des résultats des tests effectués sur la plaquette (Conforme/Non conforme).
La puce supprime le signalement du contenu.
Chaque puce, une fois découpée, est fixée à la bande par un adhésif léger. À ce stade, il est difficile de les ramasser une à une, car elles sont disposées horizontalement sur la bande. Même avec un aspirateur, elles tiennent bien en place et une extraction forcée risque de les endommager. C'est pourquoi on utilise la technique d'éjection. On applique une force sur la puce ciblée, ce qui la fait légèrement dévier par rapport aux autres. On la détache par le bas, puis on la tire par le haut avec le piston d'une ventouse. Simultanément, on aspire le dessous de la bande pour la lisser.
procédé de collage de puces
Lorsqu'on utilise de la résine époxy pour le collage de moules, une très petite quantité de résine est déposée avec précision sur le substrat par distribution. Après le positionnement de la puce, la résine durcit à une température de 150 à 250 °C par reflux ou polymérisation, assurant ainsi la liaison entre la puce et le substrat. Si l'épaisseur de la résine époxy appliquée n'est pas constante, des déformations peuvent apparaître en raison des différences de coefficient de dilatation thermique. C'est pourquoi le contrôle de la quantité de colle est crucial. Cependant, l'utilisation de résines époxy engendre inévitablement des déformations. C'est pourquoi des méthodes de collage plus avancées, utilisant un film mince (DAF), sont privilégiées depuis peu. Malgré son coût élevé et sa complexité de mise en œuvre, le DAF offre un contrôle précis de son épaisseur et simplifie le processus, ce qui explique son utilisation croissante.
Collage de film d'attache de puce (DAF)
Le DAF (Die Attach Film) est un film mince fixé sous le moule. Grâce au DAF, l'épaisseur peut être ajustée pour être plus fine et constante qu'avec des matériaux polymères. Il est largement utilisé pour le collage puce-substrat, mais aussi pour le collage puce-puce afin de créer des boîtiers multi-puces (MCP). Dans la structure de la puce, le DAF, situé sous la puce, sert à la maintenir, tandis que la bande de découpe sert à tirer le DAF vers le bas. L'adhérence est faible. Pour réaliser le collage de moule dans cette configuration, le moule doit être placé sur le substrat après avoir retiré la puce et le DAF de la bande de découpe en une seule opération, sans utiliser de résine époxy. Ce procédé évite l'étape de distribution, ce qui est non seulement plus rapide, mais évite également les problèmes liés à une épaisseur de colle irrégulière. Lors de l'utilisation du DAF, de l'air peut pénétrer dans le film, ce qui peut entraîner des déformations. Par conséquent, les équipements manipulant le DAF doivent être de haute précision. Cependant, l'utilisation du daf est la méthode privilégiée car elle réduit le taux d'absentéisme et augmente la productivité en simplifiant le processus et en améliorant l'uniformité de l'épaisseur.
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