Panasonic коммерциализирует новый материал полупроводниковой подложки, предназначенный для повышения надежности
Корпорация Panasonic объявила сегодня, что ее компания Industrial Solutions выпустила в продажу материал подложки полупроводникового корпуса (продукт № R-1515V), обеспечивающий как низкое коробление корпуса, так и высокую надежность сборки. Недавно разработанный материал имеет очень низкие свойства теплового расширения для уменьшения коробления подложки во время процесса упаковки и оптимизированные механические свойства, предназначенные для снижения остаточного напряжения на паяных соединениях, возникающих во время сборки оплавлением. Серийное производство материала начнется в июле 2021 года.
Полупроводники, краеугольный камень современной электроники, имеют решающее значение для развития Интернета вещей, искусственного интеллекта, V2X, 5G и других передовых технологий. Эти устройства с течением времени продолжали совершенствоваться и развиваться как с точки зрения производительности штампов, так и с точки зрения дизайна упаковки. Современное поколение усовершенствованных конструкций корпусов демонстрирует относительно большую площадь основания, множество входов / выходов и высокоплотные соединительные структуры, подобные тем, которые встречаются в корпусах 2.5D [1] . Наряду с улучшением рабочих характеристик большинство промышленных и коммерческих приложений требуют от собранных пакетов высокой надежности на уровне сборки.
Компания Panasonic успешно разработала множество типов продуктов для материалов материнских плат и упаковки и сборки полупроводников, включая подложки для корпусов полупроводников; герметизирующие материалы для полупроводников; и арматурные материалы на уровне сборки. Используя глубокие знания в области технологий материалов, компания разработала новый материал полупроводниковой подложки, обеспечивающий как низкое коробление, так и высокую надежность сборки. Повышение надежности упаковки микросхем требует уменьшения коробления подложки во время упаковки, то есть установки микросхем на подложку ИС с последующим процессом инкапсуляции. Кроме того, напряжение, передаваемое шарикам припоя во время процесса сборки оплавлением, во время которого полупроводниковый корпус собирается на материнской плате, необходимо снизить для обеспечения долговременной эксплуатационной надежности.
Коэффициент теплового расширения (CTE [2] ) этого нового материала подложки намного ближе к таковому у кремниевых микросхем IC, что снижает коробление, вызванное тепловыми отклонениями, возникающими во время процессов упаковки. Кроме того, новый материал подложки отличается превосходными допусками по толщине, обеспечивая стабильные соединения между подложкой и микросхемами ИС, дополнительно повышая надежность упакованной микросхемы. Модифицированная гибкость и буферные свойства нового материала снижают нагрузку на шарики припоя, повышая надежность на уровне сборки.
Новый материал подложки полупроводникового корпуса Panasonic имеет следующие особенности:
1. Низкий коэффициент теплового расширения (CTE), близкий к таковому у кремниевых микросхем IC, снижает деформацию и решает критическую проблему, связанную с процессом упаковки микросхем IC.
2. Сочетание гибкости и буферизации при сохранении свойств низкого теплового расширения за счет технологии релаксации напряжений повышает надежность процесса сборки.
3. Отличные допуски по толщине, обеспечивающие стабильные соединения между подложкой (материалом сердечника) и микросхемами ИС, дополнительно повышают надежность корпуса ИС.
Подходящие приложения:
Пакеты FC-BGA [3] , такие как CPU [4] , GPU [5] , FPGA [6] и ASIC [7]
Примечания:
Продукт будет представлен на 71-й конференции по электронным компонентам и технологиям IEEE 2021 года (с 1 июня по 4 июля 2021 года).
Особенности продукта:
1. Низкий коэффициент теплового расширения (CTE), близкий к таковому у кремниевых микросхем IC, снижает деформацию и решает критическую проблему, связанную с процессом упаковки микросхем IC.
Используя опыт проектирования смол, накопленный за десятилетия разработки материалов для электронных плат, Panasonic разработал материал с низким коэффициентом теплового расширения 4 ppm (измеренным компанией), близким к коэффициенту теплового расширения кремниевых микросхем IC (полупроводников) . Это уменьшает коробление, вызванное разницей в коэффициенте теплового расширения между подложкой и микросхемами ИС, и повышает надежность установки микросхем ИС на подложку.
2. Сочетание гибкости и буферизации при сохранении свойств низкого теплового расширения за счет технологии релаксации напряжений повышает надежность процесса сборки.
На основе моделирования результатов моделирования компания Panasonic разработала материал, сочетающий в себе гибкость и буферные свойства, используя разработанную внутри компании технологию моделирования смол, сохраняя при этом свойства низкого теплового расширения. Этот материал поглощает и распределяет остаточное напряжение на шариках припоя между корпусом полупроводника и материнской платой, что повышает надежность сборки SMT (технология поверхностного монтажа), не влияя на качество упаковки ИС.
3. Отличные допуски по толщине для обеспечения стабильных соединений между подложкой (материалом сердечника) и микросхемами ИС, что дополнительно повышает надежность корпуса ИС.
Благодаря своей технологии точного управления потоком смолы, которая была создана за десятилетия разработки материалов для печатных плат, Panasonic удалось обеспечить формуемость ламината при одновременном контроле потока смолы, что привело к минимальным изменениям толщины. Это делает соединения между подложкой (материалом сердечника) и микросхемами ИС стабильными, дополнительно повышая надежность упаковки микросхем.
Таблица характеристик:
Термины и определения:
- [1] Корпус 2.5D: Тип структуры корпуса полупроводника, в котором полупроводник с логикой и полупроводник с памятью установлены на подложке через переходник.
- [2] CTE: коэффициент теплового расширения. Скорость, с которой объект расширяется в длину и объем с повышением температуры (тепловое расширение), в зависимости от температуры.
- [3] FC-BGA: подложка из полупроводникового корпуса высокой плотности, которая позволяет микросхемам LSI работать быстрее и выполнять несколько функций.
- [4] ЦП: центральный процессор или центральный арифметический процессор.
- [5] GPU: Графический процессор, блок обработки, предназначенный для обработки изображений в реальном времени, обычно необходимой в компьютерных играх и т. Д.
- [6] FPGA: интегральная схема, которая может быть перепрограммирована покупателем или разработчиком для настройки конфигурации после изготовления.
- [7] ASIC: особый тип электронного компонента, относящийся к специализированной интегральной схеме, в которой несколько функциональных схем настроены для конкретного использования.