سیمی کنڈکٹر ڈائی بانڈنگ کے عمل اور آلات پر تحقیق

سیمی کنڈکٹر ڈائی پر مطالعہ کریں۔تعلقات کے عملجس میں چپکنے والی بانڈنگ کا عمل، eutectic بانڈنگ کا عمل، نرم سولڈر بانڈنگ کا عمل، سلور سائنٹرنگ بانڈنگ کا عمل، ہاٹ پریسنگ بانڈنگ کا عمل، فلپ چپ بانڈنگ کا عمل شامل ہیں۔ سیمی کنڈکٹر ڈائی بانڈنگ آلات کی اقسام اور اہم تکنیکی اشارے متعارف کرائے جاتے ہیں، ترقی کی حالت کا تجزیہ کیا جاتا ہے، اور ترقی کے رجحان کا امکان ہوتا ہے۔

 

1 سیمی کنڈکٹر انڈسٹری اور پیکیجنگ کا جائزہ

سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں خاص طور پر اپ اسٹریم سیمی کنڈکٹر مواد اور آلات، درمیانی دھارے کے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ، اور نیچے کی دھارے کی ایپلی کیشنز شامل ہیں۔ میرے ملک کی سیمی کنڈکٹر انڈسٹری دیر سے شروع ہوئی، لیکن تقریباً دس سال کی تیز رفتار ترقی کے بعد، میرا ملک دنیا کی سب سے بڑی سیمی کنڈکٹر مصنوعات کی صارف مارکیٹ اور دنیا کی سب سے بڑی سیمی کنڈکٹر آلات کی مارکیٹ بن گیا ہے۔ سیمی کنڈکٹر صنعت ایک نسل کے آلات، ایک عمل کی ایک نسل، اور مصنوعات کی ایک نسل کے موڈ میں تیزی سے ترقی کر رہی ہے۔ سیمی کنڈکٹر کے عمل اور آلات پر تحقیق صنعت کی مسلسل ترقی کے لیے بنیادی محرک ہے اور سیمی کنڈکٹر مصنوعات کی صنعت کاری اور بڑے پیمانے پر پیداوار کی ضمانت ہے۔

 

سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ ٹکنالوجی کی ترقی کی تاریخ چپ کی کارکردگی میں مسلسل بہتری اور سسٹمز کے مسلسل چھوٹے بنانے کی تاریخ ہے۔ پیکیجنگ ٹکنالوجی کی اندرونی محرک قوت اعلیٰ درجے کے اسمارٹ فونز کے شعبے سے اعلیٰ کارکردگی والے کمپیوٹنگ اور مصنوعی ذہانت جیسے شعبوں تک تیار ہوئی ہے۔ سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ ٹیکنالوجی کی ترقی کے چار مراحل جدول 1 میں دکھائے گئے ہیں۔

جیسے جیسے سیمی کنڈکٹر لیتھوگرافی کے عمل کے نوڈس 10 nm، 7 nm، 5 nm، 3 nm، اور 2 nm کی طرف بڑھتے ہیں، R&D اور پیداواری لاگت میں اضافہ ہوتا رہتا ہے، پیداوار کی شرح کم ہوتی جاتی ہے، اور مور کا قانون سست پڑ جاتا ہے۔ صنعتی ترقی کے رجحانات کے نقطہ نظر سے، جو فی الحال ٹرانزسٹر کثافت کی جسمانی حدوں اور مینوفیکچرنگ لاگت میں زبردست اضافے کی وجہ سے محدود ہے، پیکیجنگ چھوٹے بنانے، اعلی کثافت، اعلی کارکردگی، تیز رفتار، اعلی تعدد، اور اعلی انضمام کی سمت میں ترقی کر رہی ہے۔ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری مور کے بعد کے دور میں داخل ہو چکی ہے، اور جدید عمل اب صرف ویفر مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی نوڈس کی ترقی پر مرکوز نہیں ہیں، بلکہ آہستہ آہستہ جدید پیکیجنگ ٹیکنالوجی کی طرف مڑ رہے ہیں۔ اعلی درجے کی پیکیجنگ ٹیکنالوجی نہ صرف افعال کو بہتر بنا سکتی ہے اور مصنوعات کی قیمت میں اضافہ کر سکتی ہے، بلکہ مینوفیکچرنگ لاگت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتی ہے، جو مور کے قانون کو جاری رکھنے کا ایک اہم راستہ بنتی ہے۔ ایک طرف، بنیادی ذرہ ٹیکنالوجی کا استعمال پیچیدہ نظاموں کو کئی پیکیجنگ ٹیکنالوجیز میں تقسیم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جنہیں متضاد اور متفاوت پیکیجنگ میں پیک کیا جا سکتا ہے۔ دوسری طرف، مربوط نظام ٹیکنالوجی کا استعمال مختلف مواد اور ڈھانچے کے آلات کو مربوط کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جس کے منفرد فنکشنل فوائد ہیں۔ مائیکرو الیکٹرانکس ٹکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے مختلف مواد کے متعدد افعال اور آلات کے انضمام کا احساس ہوتا ہے، اور مربوط سرکٹس سے مربوط نظام تک ترقی کا احساس ہوتا ہے۔

 

سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ چپ پروڈکٹائزیشن کا نقطہ آغاز ہے اور چپ کی اندرونی دنیا اور بیرونی نظام کے درمیان ایک پل ہے۔ موجودہ وقت میں، روایتی سیمیکمڈکٹر پیکیجنگ اور ٹیسٹنگ کمپنیوں کے علاوہ، سیمی کنڈکٹرویفرفاؤنڈریز، سیمی کنڈکٹر ڈیزائن کمپنیاں، اور مربوط اجزاء کی کمپنیاں فعال طور پر جدید پیکیجنگ یا متعلقہ کلیدی پیکیجنگ ٹیکنالوجیز تیار کر رہی ہیں۔

 

روایتی پیکیجنگ ٹیکنالوجی کے اہم عمل ہیںویفرپتلا ہونا، کاٹنا، ڈائی بانڈنگ، وائر بانڈنگ، پلاسٹک سیلنگ، الیکٹروپلاٹنگ، پسلیوں کی کٹنگ اور مولڈنگ وغیرہ۔ ان میں سے، ڈائی بانڈنگ کا عمل سب سے پیچیدہ اور نازک پیکیجنگ عمل میں سے ایک ہے، اور ڈائی بانڈنگ کے عمل کا سامان بھی ان میں سے ایک ہے۔ سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ میں سب سے اہم بنیادی سامان، اور سب سے زیادہ مارکیٹ ویلیو کے ساتھ پیکیجنگ کے آلات میں سے ایک ہے۔ اگرچہ اعلی درجے کی پیکیجنگ ٹیکنالوجی فرنٹ اینڈ پروسیسز کا استعمال کرتی ہے جیسے لتھوگرافی، ایچنگ، میٹالائزیشن، اور پلانرائزیشن، لیکن سب سے اہم پیکیجنگ عمل اب بھی ڈائی بانڈنگ کا عمل ہے۔

 

2 سیمی کنڈکٹر ڈائی بانڈنگ کا عمل

2.1 جائزہ

ڈائی بانڈنگ کے عمل کو چپ لوڈنگ، کور لوڈنگ، ڈائی بانڈنگ، چپ بانڈنگ کا عمل وغیرہ بھی کہا جاتا ہے۔ ڈائی بانڈنگ کا عمل شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ عام طور پر، ڈائی بانڈنگ کا مطلب ویلڈنگ ہیڈ کا استعمال کرتے ہوئے ویفر سے چپ کو اٹھانا ہے۔ ویکیوم کا استعمال کرتے ہوئے سکشن نوزل، اور اسے لیڈ فریم یا پیکیجنگ سبسٹریٹ کے نامزد پیڈ ایریا پر رکھیں بصری رہنمائی کے تحت، تاکہ چپ اور پیڈ بانڈ اور فکس ہو جائیں۔ ڈائی بانڈنگ کے عمل کا معیار اور کارکردگی بعد میں آنے والے وائر بانڈنگ کے معیار اور کارکردگی کو براہ راست متاثر کرے گی، اس لیے ڈائی بانڈنگ سیمی کنڈکٹر کے بیک اینڈ پراسیس میں کلیدی ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہے۔

 

مختلف سیمی کنڈکٹر مصنوعات کی پیکیجنگ کے عمل کے لیے، فی الحال چھ اہم ڈائی بانڈنگ پروسیس ٹیکنالوجیز ہیں، یعنی چپکنے والی بانڈنگ، یوٹیکٹک بانڈنگ، سافٹ سولڈر بانڈنگ، سلور سنٹرنگ بانڈنگ، ہاٹ پریسنگ بانڈنگ، اور فلپ چپ بانڈنگ۔ اچھی چپ بانڈنگ کو حاصل کرنے کے لیے ضروری ہے کہ ڈائی بانڈنگ کے عمل میں کلیدی عمل کے عناصر کو ایک دوسرے کے ساتھ تعاون کریں، جس میں بنیادی طور پر ڈائی بانڈنگ مواد، درجہ حرارت، وقت، دباؤ اور دیگر عناصر شامل ہیں۔

 

2. 2 چپکنے والی بانڈنگ کا عمل

چپکنے والی بانڈنگ کے دوران، چپ کو لگانے سے پہلے لیڈ فریم یا پیکج سبسٹریٹ پر چپکنے والی کی ایک خاص مقدار لگانے کی ضرورت ہوتی ہے، اور پھر ڈائی بانڈنگ ہیڈ چپ کو اٹھا لیتا ہے، اور مشین ویژن گائیڈنس کے ذریعے، چپ کو درست طریقے سے بانڈنگ پر رکھا جاتا ہے۔ لیڈ فریم یا پیکیج سبسٹریٹ کی پوزیشن چپکنے والی کے ساتھ لیپت ہے، اور ڈائی کے ذریعے چپ پر ایک مخصوص ڈائی بانڈنگ فورس لگائی جاتی ہے۔ بانڈنگ مشین ہیڈ، چپ اور لیڈ فریم یا پیکج سبسٹریٹ کے درمیان چپکنے والی پرت بناتا ہے، تاکہ چپ کو منسلک کرنے، انسٹال کرنے اور ٹھیک کرنے کا مقصد حاصل کیا جا سکے۔ اس ڈائی بانڈنگ کے عمل کو گلو بانڈنگ کا عمل بھی کہا جاتا ہے کیونکہ ڈائی بانڈنگ مشین کے سامنے چپکنے والی چیز کو لگانے کی ضرورت ہوتی ہے۔

 

عام طور پر استعمال ہونے والی چپکنے والی چیزوں میں سیمی کنڈکٹر مواد جیسے epoxy رال اور conductive سلور پیسٹ شامل ہیں. چپکنے والی بانڈنگ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا سیمی کنڈکٹر چپ ڈائی بانڈنگ کا عمل ہے کیونکہ یہ عمل نسبتاً آسان ہے، لاگت کم ہے اور مختلف قسم کے مواد کو استعمال کیا جا سکتا ہے۔

 

2.3 Eutectic بانڈنگ کا عمل

eutectic بانڈنگ کے دوران، eutectic بانڈنگ مواد کو عام طور پر چپ کے نیچے یا لیڈ فریم پر پہلے سے لگایا جاتا ہے۔ eutectic بانڈنگ کا سامان چپ کو اٹھاتا ہے اور مشین ویژن سسٹم کے ذریعے چپ کو لیڈ فریم کی متعلقہ بانڈنگ پوزیشن پر درست طریقے سے رکھنے کے لیے رہنمائی کرتا ہے۔ چپ اور لیڈ فریم ہیٹنگ اور پریشر کے مشترکہ عمل کے تحت چپ اور پیکیج سبسٹریٹ کے درمیان ایک eutectic بانڈنگ انٹرفیس بناتے ہیں۔ eutectic بانڈنگ کا عمل اکثر لیڈ فریم اور سیرامک ​​سبسٹریٹ پیکیجنگ میں استعمال ہوتا ہے۔

 

Eutectic بانڈنگ مواد کو عام طور پر ایک خاص درجہ حرارت پر دو مواد سے ملایا جاتا ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے مواد میں سونا اور ٹن، سونا اور سلیکون وغیرہ شامل ہیں۔ eutectic بانڈنگ کے عمل کو استعمال کرتے وقت، ٹریک ٹرانسمیشن ماڈیول جہاں لیڈ فریم واقع ہوتا ہے وہ فریم کو پہلے سے گرم کرے گا۔ eutectic بانڈنگ کے عمل کی ادراک کی کلید یہ ہے کہ eutectic بانڈنگ مواد ایک بانڈ بنانے کے لئے دو اجزاء کے مواد کے پگھلنے کے نقطہ سے بہت نیچے درجہ حرارت پر پگھل سکتا ہے۔ eutectic بانڈنگ کے عمل کے دوران فریم کو آکسیڈائز ہونے سے روکنے کے لیے، eutectic بانڈنگ کا عمل اکثر حفاظتی گیسوں کا استعمال کرتا ہے جیسے ہائیڈروجن اور نائٹروجن مکسڈ گیس کو ٹریک میں داخل کرنے کے لیے لیڈ فریم کی حفاظت کے لیے۔

 

2. 4 نرم سولڈر بانڈنگ کا عمل

جب نرم سولڈر بانڈنگ، چپ لگانے سے پہلے، لیڈ فریم پر بانڈنگ پوزیشن کو ٹن اور دبایا جاتا ہے، یا ڈبل ​​ٹن کیا جاتا ہے، اور لیڈ فریم کو ٹریک میں گرم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ نرم سولڈر بانڈنگ کے عمل کا فائدہ اچھی تھرمل چالکتا ہے، اور نقصان یہ ہے کہ اسے آکسائڈائز کرنا آسان ہے اور یہ عمل نسبتاً پیچیدہ ہے۔ یہ پاور ڈیوائسز کی لیڈ فریم پیکیجنگ کے لیے موزوں ہے، جیسے ٹرانجسٹر آؤٹ لائن پیکیجنگ۔

 

2. 5 سلور sintering بانڈنگ عمل

موجودہ تیسری نسل کی پاور سیمی کنڈکٹر چپ کے لیے سب سے زیادہ امید افزا بانڈنگ کا عمل دھاتی پارٹیکل سنٹرنگ ٹیکنالوجی کا استعمال ہے، جو کنڈکٹیو گلو میں کنکشن کے لیے ذمہ دار ایپوکسی رال جیسے پولیمر کو ملاتا ہے۔ اس میں بہترین برقی چالکتا، تھرمل چالکتا، اور اعلی درجہ حرارت کی خدمت کی خصوصیات ہیں۔ یہ حالیہ برسوں میں تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ میں مزید پیش رفت کے لیے ایک کلیدی ٹیکنالوجی بھی ہے۔

 

2.6 تھرموکمپریشن بانڈنگ کا عمل

اعلی کارکردگی والے تھری ڈائمینشنل انٹیگریٹڈ سرکٹس کی پیکیجنگ ایپلی کیشن میں، چپ انٹر کنیکٹ ان پٹ/آؤٹ پٹ پچ، ٹکرانے کے سائز اور پچ میں مسلسل کمی کی وجہ سے، سیمی کنڈکٹر کمپنی Intel نے جدید چھوٹی پچ بانڈنگ ایپلی کیشنز کے لیے تھرموکمپریشن بانڈنگ کا عمل شروع کیا ہے، بانڈنگ ٹنی 40 سے 50 μm یا اس سے بھی زیادہ کی پچ کے ساتھ ٹکرانے والے چپس 10 μm تھرموکمپریشن بانڈنگ کا عمل چپ سے ویفر اور چپ سے سبسٹریٹ ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے۔ ایک تیز ملٹی سٹیپ عمل کے طور پر، تھرموکمپریشن بانڈنگ کے عمل کو پروسیس کنٹرول کے مسائل میں چیلنجز کا سامنا ہے، جیسے کہ غیر مساوی درجہ حرارت اور چھوٹے حجم کے سولڈر کا بے قابو پگھلنا۔ تھرموکمپریشن بانڈنگ کے دوران، درجہ حرارت، دباؤ، پوزیشن، وغیرہ کو عین مطابق کنٹرول کی ضروریات کو پورا کرنا ضروری ہے.

 

2.7 فلپ چپ بانڈنگ کا عمل

فلپ چپ بانڈنگ کے عمل کا اصول تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔ فلپ میکانزم چپ کو ویفر سے اٹھاتا ہے اور چپ کو منتقل کرنے کے لیے اسے 180° پر پلٹتا ہے۔ سولڈرنگ ہیڈ نوزل ​​فلپ میکانزم سے چپ کو اٹھا لیتی ہے، اور چپ کی ٹکرانے کی سمت نیچے کی طرف ہوتی ہے۔ ویلڈنگ ہیڈ نوزل ​​کے پیکیجنگ سبسٹریٹ کے اوپر جانے کے بعد، یہ نیچے کی طرف بانڈ کی طرف جاتا ہے اور پیکیجنگ سبسٹریٹ پر چپ کو ٹھیک کرتا ہے۔

 

فلپ چپ پیکیجنگ ایک اعلی درجے کی چپ انٹرکنیکشن ٹیکنالوجی ہے اور یہ جدید پیکیجنگ ٹیکنالوجی کی بنیادی ترقی کی سمت بن گئی ہے۔ اس میں اعلی کثافت، اعلیٰ کارکردگی، پتلی اور مختصر کی خصوصیات ہیں اور یہ صارفین کی الیکٹرانک مصنوعات جیسے اسمارٹ فونز اور ٹیبلٹس کی ترقی کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔ فلپ چپ بانڈنگ کا عمل پیکیجنگ کی لاگت کو کم کرتا ہے اور اسٹیک شدہ چپس اور تین جہتی پیکیجنگ کا احساس کر سکتا ہے۔ یہ وسیع پیمانے پر پیکیجنگ ٹیکنالوجی کے شعبوں میں استعمال ہوتا ہے جیسے کہ 2.5D/3D انٹیگریٹڈ پیکیجنگ، ویفر لیول پیکیجنگ، اور سسٹم لیول پیکیجنگ۔ فلپ چپ بانڈنگ کا عمل جدید ترین پیکیجنگ ٹکنالوجی میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا اور سب سے زیادہ استعمال ہونے والا ٹھوس ڈائی بانڈنگ عمل ہے۔