31
TEC-ENC 5-1 TÉCNICA TAB “TAPE AUTOMATED BONDING” Esta técnica utiliza os chamados (Metal Lead Frames) molduras metálica de terminais para estabelecer a interconexão elétrica entre o “DIE” e substrato, estas molduras vem em magazines parecidos a um filme de 35mm, permitindo facilmente a automação deste processo TAB reduz o comprimento das interconexões Elimina o uso de “Wire Bonding” Fornece uma geometria mais precisa Esta técnica diminui indutâncias e capacitâncias parasitas Aumenta a velocidade do processo de fabricação Aumenta o numero de terminais I/O Permite um passo “bond pitch” de 0.08-0.12 mm Diminui os custos de moldagem O lead frame deve ser projetado para cada chip Justifica-se somente para produção em grandes volumes

AUTOMATED BONDING” Frames) molduras metálica de …lsi.usp.br/~gongora/TEC_ENC/TEC-ENC_5 .pdf · obramento da ombreira do J em 60 o e 77 o ... quando a temperatura do intermediário

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TE

C-E

NC

5-1

TÉCNICA TAB “TAPE AUTOMATED BONDING”

•Es

ta té

cnic

a ut

iliza

os c

ham

ados

(Met

al L

ead

Fram

es)

mol

dura

s met

álic

a de

term

inai

s par

a es

tabe

lece

r a

inte

rcon

exão

elé

trica

ent

re o

“D

IE”

e su

bstra

to, e

stas

m

oldu

ras v

em e

m m

agaz

ines

par

ecid

os a

um

film

e de

35

mm

, per

miti

ndo

faci

lmen

te a

aut

omaç

ão d

este

pro

cess

o –

TAB

redu

z o

com

prim

ento

das

inte

rcon

exõe

s–

Elim

ina

o us

o de

“W

ire B

ondi

ng”

–Fo

rnec

e um

a ge

omet

ria m

ais p

reci

sa–

Esta

técn

ica

dim

inui

indu

tânc

ias e

cap

acitâ

ncia

s par

asita

s–

Aum

enta

a v

eloc

idad

e do

pro

cess

o de

fabr

icaç

ão–

Aum

enta

o n

umer

o de

term

inai

s I/O

–Pe

rmite

um

pas

so “

bond

pitc

h” d

e 0.

08-0

.12

mm

–D

imin

ui o

s cus

tos d

e m

olda

gem

–O

lead

fram

e de

ve se

r pro

jeta

do p

ara

cada

chi

p–

Just

ifica

-se

som

ente

par

a pr

oduç

ão e

m g

rand

es v

olum

es

TE

C-E

NC

5-2

MOLDURAS ou TAB “LEAD FRAMES”

DIP

LEA

DFR

AM

E

QU

AD

PA

CK

LEA

DFR

AM

E

Pow

er O

P-A

MP

LEA

DFR

AM

E

TE

C-E

NC

5-3

SEQUÊNCIA de PROCESSO TAB

TE

C-E

NC

5-4

TIPOS BÁSICOS de “TAB”

BU

MPE

D T

APE

BU

MPE

D C

HIP

TE

C-E

NC

5-5

TRANSFERÊNCIA de “BUMPS” para “BUMPED TAPE”

TE

C-E

NC

5-6

FITAS para “BUMPED TAPE TAB ”

•Fita

de

1 ca

mad

a:–B

aixo

cus

to–A

plic

açõe

s em

alta

tem

pera

tura

–Chi

ps n

ão p

odem

ser t

esta

dos

•Fita

de

2 ca

mad

as:

–Chi

ps p

odem

ser t

esta

dos

–Apl

icaç

ões e

m a

lta te

mpe

ratu

ra–A

lto c

usto

–Ten

dem

a c

urva

r-se

•Fita

s de

3 ca

mad

as:

–Chi

ps p

odem

ser t

esta

dos

–Fita

s de

até

70 m

m–A

lto c

usto

–Bai

xa e

stab

ilida

de d

o ad

esiv

o

TE

C-E

NC

5-7

PROCESSO de METALIZAÇÃO para “BUMPED CHIP”

TE

C-E

NC

5-8

SOLDAGEM do TERMINAL INTERNO em TAB

TE

C-E

NC

5-9

PROCESSAMENTO do TERMINAL EXTERNO em TAB

TE

C-E

NC

5-1

0

SOLDAGEM do TERMINAL EXTERNO em TAB

•Pa

sso1

:–

Alim

enta

ção

do

disp

ositi

vo

•Pa

sso2

:–

Punç

ão, f

orm

ação

de

term

inai

s e

cola

gem

•Pa

sso3

:–

Ret

raçã

o da

ferr

amen

ta

TE

C-E

NC

5-1

1

TÉCNICA DE “FLIP-CHIP”

•O c

ompr

imen

to d

as in

terc

onex

ões e

ntre

o

Chi

p e

subs

trato

pod

em se

r min

imiz

adas

co

loca

ndo

bate

ntes

“B

umps

” de

sold

a no

s “P

ads”

do

“DIE

”, v

irand

o-o

, alin

hand

o-o

com

os “

Pads

” de

con

tato

no

subs

trato

e

real

izan

do u

ma

refu

são

de so

lda

para

es

tabe

lece

r a li

gaçã

o en

tre “

DIE

” e

Subs

trato

–E

sta

técn

ica

forn

ece

baix

as in

dutâ

ncia

s e

capa

citâ

ncia

s par

asita

s–G

anha

-se

área

no

silíc

io–A

umen

ta o

num

ero

de te

rmin

ais I

/O–A

resi

stên

cia

térm

ica

do a

rran

jo a

umen

ta, s

endo

o

cam

inho

térm

ico

limita

do p

elas

bat

ente

s de

sold

a–I

nspe

ção

dific

ulta

da–E

sta

técn

ica

hoje

per

mite

real

izar

mui

tos t

ipos

de

enc

apsu

lam

ento

com

o PG

A, B

GA

e C

SP

TE

C-E

NC

5-1

2

INTERCONEXÃO TIPO FLIP-CHIP

TE

C-E

NC

5-1

3

TERMINAIS em ENCAPSULAMENTOS

•En

caps

ulam

ento

s ele

trôni

cos q

ue u

sam

term

inai

s pod

em se

r di

vidi

dos e

m tr

ês ti

pos:

Ter

min

al re

to,

em “

J” e

tipo

asa

de

gaiv

ota

(Gul

l-Win

g)–

Enca

psul

amen

tos t

ipo

“pla

stic

dual

in-li

ne p

acka

ge”(

PDIP

) us

am o

te

rmin

al re

to,

usad

o em

circ

uito

s im

pres

sos (

PCB

) de

furo

pas

sant

e .

–En

caps

ulam

ento

s tip

o “p

last

ic le

aded

chip

car

rier”

(PLC

C) e

SO

J us

am o

s ter

min

ais t

ipo

J-le

ad.

–En

caps

ulam

ento

s tip

o “q

uad

flat p

ack”

(QFP

) e “

thin

smal

l-out

line”

(T

SOP)

usa

m te

rmin

ais d

o tip

o “G

ull-w

ing”

TE

C-E

NC

5-1

4

FORMAÇÃO DE TERMINAIS

•A

form

ação

de

term

inai

s util

iza

disp

ositi

vos q

ue

defo

rmam

o te

rmin

al p

ara

obte

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rma

dese

jada

.•

Exis

tem

doi

s mét

odos

par

a re

aliz

ar e

sta

conf

orm

ação

–Só

lido

(usa

ndo

peça

s sól

idas

par

a a

conf

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ação

)–

Rol

os (

usan

do ro

los p

ara

a co

nfor

maç

ão)

TE

C-E

NC

5-1

5

GEOMETRIA do TERMINAL “GULL WING”

TE

C-E

NC

5-1

6

FORMAÇÃO do TERMINAL TIPO “GULL WING”

13

24

•Pas

so 1

:–P

osic

iona

men

to d

as

ferr

amen

tas d

e pr

ensa

gem

•Pas

so 2

:–C

orte

no

com

prim

ento

cer

to

e do

bram

ento

a 4

5o

•Pas

so 3

:–P

rens

agem

da

ombr

eira

do

term

inal

•Pas

so 4

:–F

orm

ação

da

“Asa

de

Gai

vota

TE

C-E

NC

5-1

7

FORMAÇÃO do TERMINAL TIPO “J”

1 2 3

4 5

•Pa

sso

1:–

Def

iniç

ão e

cor

te n

o co

mpr

imen

to c

erto

•Pa

sso

2:–

Dob

ram

ento

da

pont

a do

J e

m 9

0o

•Pa

sso

3–

Dob

ram

ento

da

ombr

eira

do

J em

60o

e 77

o

•Pa

sso

4–

Dob

ram

ento

da

ombr

eira

do

J em

90o

•Pa

sso

5–

Ond

ulaç

ão fi

nal d

o te

rmin

al e

m J

TE

C-E

NC

5-1

8

TERMINAL TIPO RETO

TE

C-E

NC

5-1

9

PROBLEMAS na FORMAÇÃO dos TERMINAIS

•O

s pro

blem

as tí

pico

s na

form

ação

dos

term

inai

s são

:–

Term

inai

s dob

rado

s–

Prob

lem

as d

e co

plan

arid

ade

–C

ompr

imen

to d

e te

rmin

ais

–Pr

oble

mas

de

posi

cion

amen

to re

lativ

o do

term

inal

TE

C-E

NC

5-2

0

SELAMENTO DE EMPACOTAMENTOS

•M

ÉTO

DO

S D

E SE

LAM

ENTO

USA

DO

S:–

Sold

agem

–B

raza

gem

e so

lda

com

pre-

form

a–

Enca

psul

amen

to c

om P

olím

eros

•SO

LDA

GEM

–So

lda

de a

rco

(TIG

,Mic

ropl

asm

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Sold

a de

resi

stên

cia

(sol

da d

e Po

nto,

sold

a po

r pr

ojeç

ão),

Sold

a po

r Pre

ssão

(Fria

, Que

nte

(term

ocom

pres

são,

ultra

sôni

cae

term

osôn

ica)

)–

Sold

a po

rEle

ctro

n B

eam

–So

lda

por L

aser

(CO

2,N

d:Y

AG

)

TE

C-E

NC

5-2

1

SOLDA DE RESISTÊNCIA POR PROJEÇÃO

TE

C-E

NC

5-2

2

SOLDA FRIA a PRESSÃO PARA TO’s

TE

C-E

NC

5-2

3

BRAZAGEM e SOLDA COM PRE-FORMA

•Es

te é

um

pro

cess

o at

ravé

s do

qual

doi

s mat

eria

is p

odem

ser

sela

dos,

usan

do u

m m

ater

ial i

nter

med

iário

met

álic

o ou

vítr

eo

fund

ido

que

mol

ha a

supe

rfíc

ie d

os c

ompo

nent

es e

é le

vada

po

r cap

ilarid

ade

no “

gap”

das

dua

s sup

erfíc

ies a

sere

m se

lada

s. A

sela

gem

aco

ntec

e ap

ós o

resf

riam

ento

e so

lidifi

caçã

o de

ste

inte

rmed

iário

.•

Este

pro

cess

o é

cham

ado

deB

raza

gem

quan

do a

tem

pera

tura

do

inte

rmed

iário

é d

e 45

0 oC

ou

mai

or e

sold

agem

co

nven

cion

al p

ara

tem

pera

tura

s men

ores

.•

Com

est

e pr

oces

so re

aliz

am-s

ese

lam

ento

de•

Sela

men

toV

idro

-Met

ál•

Sela

men

toV

idro

-Cer

âmic

a•

Sela

men

toco

m fr

itas d

e vi

dro

TE

C-E

NC

5-2

4

SELOS VIDRO-METAL

–O

s sel

os V

idro

-Met

al sã

o ut

iliza

dos c

om o

obj

etiv

o de

forn

ecer

enc

apsu

lam

ento

s e

outra

s apl

icaç

ões c

omo

term

inai

s “Fe

ed-T

roug

h” d

e al

ta c

onfia

bilid

ade

em

Mic

roel

etrô

nica

.–

Este

s sel

os sã

o us

ados

par

a en

caps

ulam

ento

s do

tipo:

•TO

’s•

DIP

’s•

Flat

Pac

ks•

Plug

In R

acks

–G

eral

men

te o

s met

ais d

os se

los s

ão d

efin

idos

a p

riori

devi

do a

suas

car

acte

rístic

as

elét

ricas

, mec

ânic

as, t

érm

icas

ou

quím

icas

da

aplic

ação

; esc

olhe

ndo-

se d

epoi

s um

vi

dro

que

poss

ui C

ET, f

aixa

de

sint

eriz

ação

, Iso

laçã

o e

létri

ca,r

esis

tênc

ia q

uím

ica,

se

nsib

ilida

de té

rmic

a e

rigid

ez m

ecân

ica

com

patív

eis c

om o

met

al u

sado

.–

TIPO

DE

SELO

–M

ater

iais

usa

dos

–(C

ET) C

ASA

DO

–V

idro

=B

oros

ilica

to–

Met

al =

Kov

ar(2

9%N

i, 17

%C

o, 5

4%Fe

)–

CO

MPR

ESSÃ

O–

Vid

ro =

Pota

sa, S

oda,

Bár

io, C

al d

e So

da–

Met

al =

Alu

mín

io, A

ço

TE

C-E

NC

5-2

5

PROCESSO de FABRICAÇÃO de SELOS VIDRO-METAL

–PR

EPA

RA

ÇÃ

O D

OS

MA

TER

IAIS

•Li

mpe

za d

e G

ordu

ras

•R

emoç

ão d

e C

onta

min

ante

s•

Lava

gem

com

águ

a fr

ia•

Lava

gem

com

Ace

tona

•Se

cage

m–

DEG

ASI

FIC

ÃO

•D

ecar

bona

ção

dos m

etai

s•

Rem

oção

de

gase

s em

atm

osfe

ra d

e am

onia

–O

XID

ÃO

•Fo

rno

com

atm

osfe

ra o

xida

nte

•R

emoç

ão d

e pa

rte d

o ox

ido

–SI

NTE

RIZ

ÃO

•Fo

rno

com

per

fil d

e To

, Vel

ocid

ade

de e

stei

ra e

atm

osfe

ra(C

O +

V

apor

de

H2O

) con

trola

dos

–LI

MPE

ZA

TE

C-E

NC

5-2

6

Brazagem (Selo Vidro-Metal)

TE

C-E

NC

5-2

7

MÉTODO de SELAMENTO USANDO PRE-FORMA

TE

C-E

NC

5-2

8

POLIMEROS para ENCAPSULAMENTOS

•EP

OX

IES

•B

isfe

nol

•N

ovol

ac

•V

anta

gens

•B

oa a

desã

o•

Boa

est

abili

dade

com

To,

mat

eria

is q

uím

icos

, mei

o am

bien

te e

mec

ânic

a es

trutu

ral

•Po

uco

enco

lhim

ento

•C

ura

rápi

da•

Pouc

a pe

rmea

bilid

ade

devi

do a

um

idad

e•

Res

istê

ncia

die

létri

ca b

oa•

Vid

a lo

nga

de a

rmaz

enam

ento

•D

esva

ntag

ens

•M

uito

rígi

da•

Ade

re a

o m

olde

•D

ifíci

l de

rem

over

•C

onst

ante

die

létri

ca e

leva

da

TE

C-E

NC

5-2

9

POLIMEROS para ENCAPSULAMENTOS (cont.)

•SI

LIC

ON

ES•

Van

tage

ns•

Alta

flex

ibili

dade

•B

oa fa

ixa

de tr

abal

ho c

om a

tem

pera

tura

•B

aixa

con

stan

te d

ielé

trica

•A

lta re

sist

ênci

a di

elét

rica

•B

aixo

enc

olhi

men

to•

Apr

esen

ta v

ário

s mec

anis

mos

de

cura

(aer

óbic

o e

anae

róbi

co)

•D

esva

ntag

ens

•A

lto C

ET•

Esta

bilid

ade

mec

ânic

a ru

im•

Bai

xa a

desã

o•

Cus

to e

leva

do•

A c

ura

pode

ser i

nibi

da p

elas

quí

mic

as d

o pr

oces

so

TE

C-E

NC

5-3

0

POLIMEROS para ENCAPSULAMENTOS (cont.)

•U

RET

AN

OS

•V

anta

gens

•B

oa a

desã

o•

Cur

a rá

pida

•B

oa fl

exib

ilida

de•

Boa

est

abili

dade

com

quí

mic

as e

mei

o am

bien

te•

Res

istê

ncia

térm

ica

exce

lent

e•

Res

istê

ncia

mec

ânic

a a

choq

ue e

xcel

ente

•B

aixa

per

mea

bilid

ade

com

a u

mid

ade

•C

onst

ante

die

létri

ca b

aixa

•D

esva

ntag

ens

•Se

nsív

el a

um

idad

e an

tes d

a cu

ra•

Alto

CET

•D

ifíci

l de

rem

over

•Es

tabi

lidad

e di

men

sion

al c

om a

tem

pera

tura

ruim

•En

colh

e d

uran

te a

cur

a

TE

C-E

NC

5-3

1

EMBALAGEM dos CIRCUITOS INTEGRADOS

•Ex

iste

m tr

ês fo

rmas

bás

icas

de

emba

lage

m d

e C

I’s:

–Tu

bo M

agaz

ine,

Ban

deja

e F

ita e

nrol

ada