Processus back-end des semi-conducteurs |Le rôle, le processus et l'évolution du packaging des semi-conducteurs

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Processus d'emballage des semi-conducteurs à quatre niveaux

La structure matérielle de la technologie et des dispositifs de conditionnement électronique est liée au conditionnement des composants actifs 1 (tels que les semi-conducteurs) et des composants passifs 2 (tels que les résistances et les condensateurs 3).Par conséquent, le champ d’application couvert par la technologie d’emballage électronique peut être divisé en quatre niveaux différents, allant de l’emballage de niveau 0 à l’emballage de niveau 3.La figure 1 illustre l'ensemble du processus de conditionnement des semi-conducteurs.Le premier est l’emballage de niveau 0, responsable de la découpe de la plaquette ;vient ensuite l’emballage de niveau 1, essentiellement un emballage au niveau des puces ;vient ensuite le packaging de niveau 2, chargé du montage de la puce sur un module ou une carte de circuit imprimé ;enfin, l'emballage de niveau 3 implique l'installation de la carte de circuit imprimé avec les puces et modules connectés sur la carte système.D'une manière générale, l'ensemble du processus est généralement appelé « emballage » ou « assemblage ». Cependant, dans l'industrie des semi-conducteurs, l'emballage des semi-conducteurs implique généralement uniquement des processus de découpe de tranches et d'emballage au niveau de la puce.

1. Composants actifs : dispositifs qui nécessitent une source d'alimentation externe pour remplir leurs fonctions spécifiques, telles que la mémoire à semi-conducteurs ou les semi-conducteurs logiques.

2. Composants passifs : appareils qui n'ont pas de fonctions actives telles que l'amplification ou la conversion d'énergie.

3. Condensateur : un composant qui stocke la charge et fournit une capacité.

▲Image 1 : Niveaux d'emballage des semi-conducteurs (Source : 'Principe de l'emballage électronique,' Page 5)

L'emballage prend généralement la forme d'un réseau de billes à pas fin (FBGA) ou d'un boîtier Thin Small Outline (TSOP), comme illustré sur la figure 2. Les billes d'étain 4 dans l'emballage FBGA et les fils 5 dans l'emballage TSOP servent respectivement de broches, permettant connexions électriques et mécaniques entre la puce emballée et les composants externes.

3. Soudure : un métal à faible point de fusion utilisé pour la liaison électrique et mécanique.

4. Plomb : un fil s'étendant de la borne d'un circuit ou d'un composant pour se connecter à un circuit imprimé.

▲Image 2 : Exemples d'emballage de semi-conducteurs (Source : ⓒ HANOL Publishers)

02

La fonction de l'emballage des semi-conducteurs

La figure 3 illustre les quatre fonctions principales du boîtier de semi-conducteurs, notamment la protection mécanique, la connexion électrique, la connexion mécanique et la dissipation thermique.Parmi ceux-ci, la fonction principale de l'emballage des semi-conducteurs est de protéger les puces et les dispositifs contre les dommages physiques et chimiques en les scellant dans des matériaux d'emballage tels qu'un composé de moulage en résine époxy (EMC).Bien que les puces semi-conductrices soient fabriquées selon des centaines de processus sur tranches pour remplir diverses fonctions, le matériau principal est le silicium.Le silicium, comme le verre, est très fragile.Les structures formées par de nombreux processus de fabrication de plaquettes sont également sensibles aux dommages physiques et chimiques.Les matériaux d’emballage jouent donc un rôle crucial dans la protection des chips.

▲Image 3 : Fonctions de l'emballage des semi-conducteurs (Source : ⓒ HANOL Publishers)

De plus, le conditionnement des semi-conducteurs facilite les connexions électriques et mécaniques entre la puce et le système.Grâce aux connexions électriques entre la puce et le système, le packaging alimente la puce et établit des voies d'entrée et de sortie pour les signaux.Concernant les connexions mécaniques, il est essentiel de relier solidement la puce au système pour garantir une connexion fiable lors de l'utilisation.

Dans le même temps, les emballages doivent dissiper efficacement la chaleur générée par les puces et les dispositifs semi-conducteurs.Lors du fonctionnement des produits semi-conducteurs, de la chaleur est produite lorsque le courant traverse les résistances.Comme le montre la figure 3, l'emballage du semi-conducteur enveloppe complètement la puce.Si le boîtier du semi-conducteur ne parvient pas à dissiper efficacement la chaleur, la puce peut surchauffer, provoquant un échauffement trop rapide des transistors internes et les rendant inutilisables.Par conséquent, une dissipation thermique efficace est cruciale pour la technologie d’emballage des semi-conducteurs.Avec l’augmentation de la vitesse des produits semi-conducteurs et l’expansion de leurs fonctionnalités, la fonction de refroidissement des emballages devient de plus en plus importante.

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Processus d'emballage des semi-conducteurs à quatre niveaux

La structure matérielle de la technologie et des dispositifs de conditionnement électronique est liée au conditionnement des composants actifs 1 (tels que les semi-conducteurs) et des composants passifs 2 (tels que les résistances et les condensateurs 3).Par conséquent, le champ d’application couvert par la technologie d’emballage électronique peut être divisé en quatre niveaux différents, allant de l’emballage de niveau 0 à l’emballage de niveau 3.La figure 1 illustre l'ensemble du processus de conditionnement des semi-conducteurs.Le premier est l’emballage de niveau 0, responsable de la découpe de la plaquette ;vient ensuite l’emballage de niveau 1, essentiellement un emballage au niveau des puces ;vient ensuite le packaging de niveau 2, chargé du montage de la puce sur un module ou une carte de circuit imprimé ;Enfin, l'emballage de niveau 3 implique l'installation de la carte de circuit imprimé avec les puces et modules connectés sur la carte système.D'une manière générale, l'ensemble du processus est généralement appelé « emballage » ou « assemblage ». Cependant, dans l'industrie des semi-conducteurs, l'emballage des semi-conducteurs implique généralement uniquement des processus de découpe de tranches et d'emballage au niveau de la puce.

1. Composants actifs : dispositifs qui nécessitent une source d'alimentation externe pour remplir leurs fonctions spécifiques, telles que la mémoire à semi-conducteurs ou les semi-conducteurs logiques.

2. Composants passifs : appareils qui n'ont pas de fonctions actives telles que l'amplification ou la conversion d'énergie.

3. Condensateur : un composant qui stocke la charge et fournit une capacité.

▲Image 1 : Niveaux d'emballage des semi-conducteurs (Source : 'Principe de l'emballage électronique,' Page 5)

L'emballage prend généralement la forme d'un réseau de grilles à billes à pas fin (FBGA) ou d'un boîtier à petit contour mince (TSOP), comme illustré sur la figure 2. Les billes d'étain 4 dans l'emballage FBGA et les fils 5 dans l'emballage TSOP servent respectivement de broches, permettant connexions électriques et mécaniques entre la puce emballée et les composants externes.

3. Soudure : un métal à faible point de fusion utilisé pour la liaison électrique et mécanique.

4. Plomb : un fil s'étendant de la borne d'un circuit ou d'un composant pour se connecter à un circuit imprimé.

▲Image 2 : Exemples d'emballage de semi-conducteurs (Source : ⓒ HANOL Publishers)

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La fonction de l'emballage des semi-conducteurs

La figure 3 illustre les quatre fonctions principales du boîtier de semi-conducteurs, notamment la protection mécanique, la connexion électrique, la connexion mécanique et la dissipation thermique.Parmi ceux-ci, la fonction principale de l'emballage des semi-conducteurs est de protéger les puces et les dispositifs contre les dommages physiques et chimiques en les scellant dans des matériaux d'emballage tels qu'un composé de moulage en résine époxy (EMC).Bien que les puces semi-conductrices soient fabriquées selon des centaines de processus sur tranches pour remplir diverses fonctions, le matériau principal est le silicium.Le silicium, comme le verre, est très fragile.Les structures formées par de nombreux processus de fabrication de plaquettes sont également sensibles aux dommages physiques et chimiques.Les matériaux d’emballage jouent donc un rôle crucial dans la protection des chips.

▲Image 3 : Fonctions de l'emballage des semi-conducteurs (Source : ⓒ HANOL Publishers)

De plus, le conditionnement des semi-conducteurs facilite les connexions électriques et mécaniques entre la puce et le système.Grâce aux connexions électriques entre la puce et le système, le packaging alimente la puce et établit des voies d'entrée et de sortie pour les signaux.Concernant les connexions mécaniques, il est essentiel de relier solidement la puce au système pour garantir une connexion fiable lors de l'utilisation.

Dans le même temps, les emballages doivent dissiper efficacement la chaleur générée par les puces et les dispositifs semi-conducteurs.Lors du fonctionnement des produits semi-conducteurs, de la chaleur est produite lorsque le courant traverse les résistances.Comme le montre la figure 3, l'emballage du semi-conducteur enveloppe complètement la puce.Si le boîtier du semi-conducteur ne parvient pas à dissiper efficacement la chaleur, la puce peut surchauffer, provoquant un échauffement trop rapide des transistors internes et les rendant inutilisables.Par conséquent, une dissipation thermique efficace est cruciale pour la technologie d’emballage des semi-conducteurs.Avec l’augmentation de la vitesse des produits semi-conducteurs et l’expansion de leurs fonctionnalités, la fonction de refroidissement des emballages devient de plus en plus importante.