플립 칩은 무엇을 의미합니까?
플립 칩은 칩 상호 연결 기술일 뿐만 아니라, 30 년 전부터 IBM 이 개발하고 사용해 온 이상적인 칩 본딩 기술이기도 하다. 하지만 최근 몇 년 동안 플립 칩은 하이엔드 장치와 고밀도 패키징 분야에서 흔히 볼 수 있는 패키지 형태가 되었습니다. 오늘날 플립 칩 패키징 기술은 점점 더 널리 사용되고 있으며 패키지 형태가 다양해져 플립 칩 패키징 기술에 대한 요구도 높아지고 있습니다. 동시에 플립 칩은 제조사들에게 이 복잡한 기술의 패키징, 조립 및 테스트에 대한 신뢰할 수 있는 지원을 제공하는 일련의 새로운 심각한 도전을 제기합니다. 이전의 1 차 패키징 기술은 칩의 활성 영역이 위를 향하고, 베이스보드와 후면 키 (예: 지시선 키 및 테이프 탭) 를 등지고 있는 것입니다. FC, 칩의 유원지는 기판을 향하고, 칩과 기판의 상호 연결은 칩에 배열된 땜납 볼록점을 통해 이루어진다. 실리콘은 PCB 에 직접 뒤집히고, I/O 는 실리콘에서 빠져나와 상호 연결 길이를 크게 줄이고, RC 지연을 줄이며, 전기 성능을 높인다. 분명히 이 칩 상호 연결 방법은 더 높은 I/O 밀도를 제공할 수 있습니다. 플립 칩 점유 면적은 칩 크기와 거의 같습니다. 모든 표면 장착 기술 중에서 플립 칩은 최소에 도달할 수 있다.
FC-BGA (플립 칩 볼 그리드 어레이) 는 설치 보드를 지원하는 비교적 새로운 패키지 형태입니다. C4 제어식 붕괴법 용접을 통해 전기적 성능이 크게 향상되었으며, 패키지 수율이 향상되었다고 합니다 (구체적인 데이터는 발견되지 않음). 이 패키지를 사용하면 밑바닥에 직접 연결할 수 있습니다. 특히 부품 밑면에 있는 실리콘 코어 플립 칩으로 구성됩니다. 금속 볼은 원래 핀이 아닌 프로세서를 연결하는 데 사용됩니다. 용접을 바느질옷에 비유하면, 이 용접 방법은 핀을 고르게 하고, 연결 거리를 줄이고, 핀 간격을 늘려, 허위와 핀이 구부러지는 것을 막을 수 있다. FC-BGA 패키지 * * * 지름이 0.78 mm 에 불과한 479 개의 패키지 볼을 사용하여 패키지 높이를 크게 줄였습니다. 무슨 일이야,' 바늘' 이 정말 작을까? 이 프로세스의 이점도 분명합니다. 패키지 후 칩의 크기를 크게 줄일 수 있습니다 (코어/패키지 비율은 1: 1.5 일 수 있음). 코어를 노출시켜 열 효율을 높입니다. 의심할 여지없이, 이 공예는 고속 칩을 캡슐화하기에 매우 적합하다. 또한 칩의 핀이 중심에서 빠져나오기 때문에 베이스보드와의 거리가 짧아지고 간섭이 적으며 전기 신호가 더 빠르고 안정적이며 순수하며 오버클럭킹에 도움이 됩니다. 현재 대만성 내 각 주요 포장공장 (예: 전무, 일월, 정석, 남아시아) 은 모두 FC-BGA 패키지를 할 수 있는 능력이 있다. 물론 FC-BGA 는 비용 면에서 Wirebond 패키지보다 훨씬 비쌉니다 (2.5 달러 대1달러)! 다음은 두 패키지가 구현할 수 있는 빈도에 대한 이론적 값입니다.
패키지 형태 Wirbond FC-BGA
이론적 한계 주파수 * 400MHz 580MHz
* 주파수는 트랜지스터 수/전력 소비량 등과 밀접한 관련이 있습니다. 위 주파수는 모두 VPU 에 적용됩니다.
FC-BGA 패키지의 이론적 한계는 Wirbond 의 1.45 배 정도 됩니다!
보통 FX5600XT 코어의 가격은 47 달러이고, FC-BGA 패키지의 VPU 는 20 달러에 육박합니다. 출하 비율은 100: 1 으로 매우 드뭅니다.
플립 칩 (flip chip) 이라고도 하는 플립 칩 (flip chip) 은 I/O 솔더에 주석 납공을 쌓은 다음 칩을 뒤집습니다. 이 기술은 용해된 주석 납볼과 세라믹 보드를 결합하여 기존의 지시선 결합을 대체하여 향후 패키지의 주류로 자리잡고 있습니다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 현재 주로 고클럭 CPU, GPU (그래픽 프로세서 장치) 및 칩셋에 사용됩니다. 이 패키지 형태의 칩 구조와 I/O 터미널 (용접 볼) 은 COB 에 비해 모두 아래를 향하고 있습니다. I/O 터미널이 칩 표면 전체에 분포되어 있기 때문에 플립 칩은 패키지 밀도와 처리 속도, 특히 SMT 기술과 유사한 방법으로 가공할 수 있으므로 칩 패키징 기술과 고밀도 설치의 최종 방향입니다.
C4 (제어 축소 칩 연결), DCA (직접 칩 연결) 및 FCAA (플립 칩 접착 연결) 의 세 가지 주요 유형의 플립 칩 연결이 있습니다.
C4 는 초극세 간격 BGA 와 비슷한 형태입니다. 실리콘 웨이퍼에 연결된 용접 볼 패턴의 일반 간격은 0.23mm 와 0.254mm 입니다 .. 용접 볼 지름은 각각 0. 102 와 0. 127mm 입니다. 용접 볼의 성분은 97Pb/3Sn 입니다. 이 용접 볼은 실리콘 웨이퍼에 완전히 또는 부분적으로 배포 될 수 있습니다.
세라믹은 높은 환류 온도를 견딜 수 있기 때문에 세라믹은 C4 연결의 베이스보드로 사용됩니다. 일반적으로 도금 또는 주석 도금 연결 용접 디스크는 세라믹 표면에 미리 분포된 다음 C4 플립 연결을 수행합니다. C4 접속의 장점은 다음과 같습니다.
1) 뛰어난 전기 및 열 성능을 제공합니다.
2) 용접 공 간격이 적당한 경우 입출력 수가 높을 수 있습니다. 3) 패드 크기에 제한되지 않습니다.
4) 대량 생산에 적용 가능
5) 크기와 중량은 크게 줄일 수 있습니다.
C4 와 마찬가지로 DCA 는 초극세 간격 연결입니다. DCA 와 C4 연결의 실리콘은 같은 구조를 가지고 있으며, 그것들 사이의 유일한 차이점은 라이닝의 선택이다. DCA 에 사용된 인쇄물은 전형적인 인쇄물이다. DCA 의 용접 볼 구성은 97Pb/Sn 이고 연결 용접 디스크의 땜납은 * * * 결정 땜납 (37Pb/63Sn) 입니다. DCA 의 경우 연결 패드에 0.203 mm 과 0.254 mm 의 * * * 결정 땜납을 인쇄하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 조립하기 전에 납땜 대신 연결 땜판 상단에 납땜납땜을 도금하는 것이 매우 어렵습니다. 또한 땜납의 땜납량은 매우 엄격합니다. 일반적으로 다른 초극세 간격 컴포넌트보다 더 많은 땜납을 사용합니다. 연결 패드에 0.05 1 및 0. 102mm 두께의 땜납은 미리 도금되어 있으며, 일반적으로 약간 돔 모양으로 되어 있습니다. 붙이기 전에 반드시 평평하게 해야 합니다. 그렇지 않으면 용접 볼과 용접 플레이트의 안정적인 정렬에 영향을 줄 수 있습니다.
FCAA 연결에는 여러 가지 형태가 있으며 아직 초기 발전 단계에 있다. 실리콘 웨이퍼와 기판 사이의 연결은 땜납 대신 풀로 되어 있다. 이와 관련하여 실리콘 웨이퍼의 맨 아래에 용접 볼이 있거나 땜납 볼록 및 기타 구조를 사용할 수 있습니다. FCAA 에서 사용하는 접착제에는 실제 응용 프로그램의 연결 조건에 따라 등방성 및 비등방성 접착제가 포함됩니다. 또한 기판 선택에는 일반적으로 세라믹, 인쇄판 재질 및 유연한 인쇄 회로 기판이 포함됩니다. 플립 칩 기술은 가장 진보된 마이크로전자 패키징 기술 중 하나이다. 회로 어셈블리의 밀도를 새로운 높이로 높입니다. 2 1 세기 전자제품이 더 줄어들면서 플립 칩의 응용이 점점 더 넓어질 것이다.
플립 칩 패키징 기술은 기존 지시선 결합 기술에 비해 우수한 전기 및 열 성능, 높은 입출력 핀 수, 줄어든 패키지 크기 등 여러 가지 분명한 장점을 가지고 있습니다.
플립 칩 패키징 기술의 열 성능은 기존의 지시선 결합 프로세스보다 훨씬 우수합니다. 오늘날 많은 전자 장비들이 ASIC, 마이크로프로세서, SOC 등의 패키지 소산 전력은 10-25W 이상입니다. 향상된 열 지시선 결합을 사용하는 BGA 장치의 열 전력은 5- 10W 에 불과합니다. 작동 조건, 열 요구 사항 (최대 접합 온도), 주변 온도 및 공기 흐름, 외부 라디에이터 사용, 패키지 및 크기, 베이스보드 레벨, 볼 핀 수 등의 패키지 매개변수 등에 따라 달라집니다. 반면 플립 칩 패키지는 일반적으로 25W 의 소모 전력을 생성합니다.
플립 칩 패키지의 우수한 열 성능은 열판과 저열 저항 구조에 의해 결정됩니다. 칩에서 발생하는 열은 열 핀과 내부 및 외부 방열판을 통해 방출됩니다. 히트싱크와 칩 표면 간의 긴밀한 접촉으로 인해 접합 온도 (JC) 가 낮아질 수 있습니다. 히트싱크와 칩 사이의 열 저항을 줄이기 위해 열 전도성 콜로이드를 사용합니다. 패키지의 열을 쉽게 발산할 수 있도록 합니다. 열 성능을 더욱 향상시키기 위해 외부 방열판을 열 보드에 직접 설치하여 패키지의 낮은 접합 온도 (θjc) 를 얻을 수 있습니다.
플립 칩 패키지의 또 다른 중요한 장점은 전기적 성능입니다. 지시선 결합 기술은 고주파 및 일부 응용 프로그램의 병목 현상이 되었습니다. 플립 칩 패키징 기술은 전기 성능을 향상시키는 데 사용됩니다. 현재 많은 전자장치가 고주파에서 작동하기 때문에 신호 무결성이 중요한 요인이다. 이전 2-3GHZ 는 IC 패키지의 최대 주파수로, 플립 칩 패키지는 사용된 베이스보드 프로세스에 따라 10-40 GHZ 에 도달할 수 있었습니다.