芯片制造的“多層”思路與芯片封裝清洗介紹

合明科技發(fā)布時(shí)間：2024-03-12 ?? 3083 Tags：硅晶圓芯片封裝清洗芯片水基清洗劑

小小的芯片集成了龐大規(guī)模的電路。

把芯片放大，可以看到其內(nèi)部存在著密密麻麻的線路排布，就像密集交織的高速公路，仿佛在極小的尺寸上建造了一座井然有序的電路城市。

芯片結(jié)構(gòu)圖（肉眼和微觀） | 圖源pixabay

芯片內(nèi)部有多小呢？如今我們?cè)诠I(yè)上運(yùn)用的芯片最小制程，也就是我們?nèi)祟惸軇?chuàng)造出的微小尺寸，已經(jīng)達(dá)到3nm，芯片內(nèi)部可以集成上百億個(gè)晶體管。

一、芯片制造的“多層”思路

無(wú)數(shù)納米級(jí)的電子元件在芯片上錯(cuò)落排布，是將每一個(gè)元件事先制好，再一個(gè)一個(gè)安放上去嗎？

圖源pixabay（上）；Searchmedia - Wikimedia Commons（下）

不是！我們可以換個(gè)角度看待這個(gè)問(wèn)題，在縱向仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)芯片是由一層層帶有不同圖案的片狀結(jié)構(gòu)縱向壘疊而成。如果我們將每一層事先制好，再縱向累加，二維結(jié)構(gòu)能疊加成三維器件，最后形成功能豐富的芯片。

縱向觀察芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) | 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons

現(xiàn)在我們的目標(biāo)變成了如何制成有特定圖案的片狀結(jié)構(gòu)。首先我們要有能夠用來(lái)印上電路圖的片狀材料，也就是我們常聽(tīng)說(shuō)的硅晶圓，這是一種純度極高的硅，經(jīng)過(guò)加工后被切割成光滑、極薄的圓片。

硅晶圓 | 圖源pixabay（左）；Searchmedia - Wikimedia Commons（右）

接著，我們就像木匠，需要找到稱手的工具來(lái)雕刻圖案，要制成內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且極其微小的芯片，對(duì)加工工具的尺寸要求極高。

聰明的我們找到了光這把刻刀，正是由于光具有豐富的波長(zhǎng)，我們可以利用短波長(zhǎng)的光來(lái)實(shí)現(xiàn)極其精細(xì)的加工。

可見(jiàn)光的豐富波長(zhǎng)（不可見(jiàn)光波長(zhǎng)更豐富） | 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons

我們希望通過(guò)光學(xué)曝光將圖紙上設(shè)計(jì)好的電路圖案轉(zhuǎn)移到硅晶圓上，但是光不能對(duì)硅材料產(chǎn)生影響，所以需要借助一個(gè)中間材料，也就是能直接和光相互作用的光刻膠。

旋涂在硅晶片上的光刻膠（靠旋轉(zhuǎn)離心力均勻覆蓋）| 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons

要讓光實(shí)現(xiàn)圖案的信息的傳遞，可以利用將光完全擋住或完全通過(guò)的方式產(chǎn)生明暗圖案。光通過(guò)帶有電路圖案的擋光板（掩膜版），可以復(fù)制掩膜版的圖案信息，最后和硅晶圓表面上均勻覆蓋的光刻膠相互作用后，硅晶圓上出現(xiàn)了我們需要的圖案信息。

光刻成像曝光過(guò)程 | 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons

光刻膠是光刻成像的主要承載介質(zhì)，分為正膠和負(fù)膠，曝光區(qū)域更容易在顯影液中溶解的為正性光刻膠，曝光區(qū)域更不易在顯影液中溶解的是負(fù)性光刻膠。

曝光過(guò)程的兩種結(jié)果（正膠和負(fù)膠）|圖源Searchmedia - Wikimedia Commons

假設(shè)使用的是正性光刻膠，當(dāng)曝光過(guò)程結(jié)束后，顯影液能夠溶解暴露在光下的光刻膠。接著再用化學(xué)物質(zhì)溶解裸露的硅晶圓，遺留在硅晶圓表面的光刻膠能起到保護(hù)硅晶圓的作用，這就是刻蝕過(guò)程。

現(xiàn)在我們完成了目標(biāo)，獲得了帶有特定電路圖案的硅晶圓。在這整個(gè)過(guò)程中，大致思路其實(shí)比較流暢，但芯片制造這項(xiàng)代表人類巔峰智慧的精密工程包含了無(wú)數(shù)嚴(yán)苛的要求。

二、芯片封裝清洗的污染物與清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。

上一篇：LED倒裝芯片的制備流程與倒裝芯片清洗劑

下一篇：【科普】不同類型的BGA芯片有哪些特點(diǎn)與BGA芯···

熱門推薦