PCBニュース - フリップチップバンププロセスのPCBA加工と組立

PCBAフリップチップバンプを製造する過程で、絶縁層を導入してフリップチップIC表面のトポロジー図を平らにした後、契約メーカーは統一的な設計規則を用いて異なる表面トポロジーを有するICを処理することができる。（中国）包装設計会社にとって、この技術の原因と解決策を理解することは、この分野の最新技術トレンドを把握するのに役立つ。

IBMは30年以上前、フリップチップ相互接続構造を初めて製造業に導入した。同社は3次元（3 D）相互接続構造の概念を導入しただけでなく、ベアチップPCBAをモジュールやPCBAに組み立ててバックプレーンを組み立てるすべての技術と設計規則を先に提案した。その時から、一部の大手製造会社もフリップチップ生産ラインを建設し始めた。彼らはモトローラ、AMDなどのIBMから直接許可を得るか、Delcoなどの大手企業のPCBA組み立てプロセスを改善する。大手企業にとっては、ウエハ加工から完成品納入までのプロセス全体を完全に制御することができます。したがって、プロセスルールと配線ソフトウェアを組み合わせて、インテリジェントな設計プロセスを採用することは完全に可能です。しかし、今の状況は違う。契約製造はフリップチップ加工技術によって制限され、過去に遭遇しなかった問題に直面している。

ICメーカーが採用している製造プロセスと設計規則は非常に異なり、フリップチップバンプを製造する契約メーカーは、フリップチップI/Oレイアウトと金属相互接続を実行するためにどの自動配線ソフトウェアを選択するかを選択するのは難しい。したがって、フリップチップIC表面のトポロジ図を平坦化するために絶縁層を導入する必要があり、契約メーカーは異なる表面トポロジを有するICを処理するために統一された設計規則を使用することができる。

契約製造チェーン

製造業は以前から大規模で垂直一体化構造のモデルを変えてきた。現在、フリップチップを設計し加工する世界的なメーカーにとって、製造プロセスは基本的に3段階に分けることができる（図1）。まず、チップの設計と生産。ほとんどの場合、設計と生産は別々に行うことができます。第二に、フリップチップ相互接続構造の設計と製造、第3に、基板またはバックプレーンを設計し、チップを回路基板に接着する。契約メーカーは製造チェーンの第2段階にある。

製造プロセスは基本的に3段階のPCBA加工と組立に分けることができ、フリップチップバンプを製造するための表面平滑化プロセス

まず、チップの設計と生産。ほとんどの場合、設計と生産は別々になっている可能性があります。第二に、フリップチップ相互接続構造の設計と製造、第3に、基板または基板を設計し、チップを製品の中間に接着する。

プロセス全体を制御できる製造業者にとって、チップ設計をフリップチップ相互接続パッケージにシームレスに統合することができます。しかし、契約メーカーはウェハの設計と製造の全過程を制御することができないため、ウェハの不均一な配線構造を平面アレイ相互接続構造に変換するために追加の配線層を追加する必要がある。このような追加の配線層は、一般に金属またはI/Oと呼ばれる

二次PCBA配線層、または二次配線層と略称する。

一般に、二次配線層は、信号線、電源線、アース線として使用できるアルミニウムまたは銅線からなる薄膜配線層である。これらの配線に存在する追加の層は、電流伝送路の電子ドリフト抵抗を結合または増加させる必要がある場合がある。現在、このような薄膜配線層は通常、バックエンド処理で製造されている。したがって、特定の設計要件によれば、その厚さは通常1〜3オングストローム、幅は通常12〜100オングストロームである。

フリップチップのI/Oの二次配線を実行するかどうかにかかわらず、I/Oパッド上に半田相互接続構造を形成しなければならない。溶接相互接続構造加工、PCBA組立、再加工の過程で、金属化合物層が現れる。最も信頼性の高いUBM構造は、できるだけ薄い支持構造を必要とする。加工及びPCBA組立プロセスにおいて、一般金属の高鉛溶接点に基づいて脆性金属化合物層の形成を制限することができる。図2は、薄膜UBM溶接相互接続構造を示す。金属化合物層の厚さと熱サイクル周期との関係については、特に参考にすることができる。

薄膜UBM溶接相互接続構造PCBAの加工及び組立フリップチップバンプを製造するための表面平滑化プロセス

OEMウェハベンダーが直面している問題は2つの側面にある。プロセスフローを制御することができない一方で、チップトポロジ構造についての理解が不足しています。多くのメーカーはウェハ工場にフリップチップバンプサービスの提供を要求している。同時に、コストを制御したり、製造チェーンの安全を保護したりするために、機能が全く同じチップを製造するために他の鋳造工場を選択することがよくあります。

本文の結論

現在、フリップチップ相互接続設計が直面している主な困難は2つの側面がある：1。金属相互接続プロセス、管芯と基板に必要なすべての電気パラメータを満たす、2.すべてのPCBA組立と加工プロセスを満たす3次元幾何構造。契約の衝突処理サービスを提供するベンダーは、克服できそうにない一連の問題に直面しています。自動配線ツールをフリップチップバンプ処理と二次配線プロセスと組み合わせるためには、処理制御プロセスを把握する必要がある。ウェハの契約メーカーは、これ以上の金属層情報を得ることはほとんど不可能である。ウェハ衝突家屋は、IC製造過程での欠陥を解決するためにパッケージを使用しているように、この問題を解決することができるかもしれない。また、実際には、最上階の正確な設計寸法を把握する以外に、より多くの情報を入手するのは難しい可能性があります。

このような問題を解決するためには、製造過程で陶氏化学社製BCB材料などの均一な平面絶縁層を使用する必要がある。有機不動態化絶縁層を被覆することはコストを増加させる可能性があるが、相互接続構造を処理するために平坦な表面が必要であり、高度に信頼性の高いPCBA組立を実現する。