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HOREXS es fabricante ultra fino del PWB, que producen el PWB del substrato de IC para el paquete/la prueba de IC, asamblea de IC.

Varios vendedores ramping para arriba el nuevo equipo de la inspección basado en las tecnologías infrarrojas, ópticas, y de la radiografía en un esfuerzo para reducir defectos en los paquetes actuales y futuros de IC.

Mientras que todas estas tecnologías son necesarias, también son complementarios. Nadie herramienta puede cumplir todos los requisitos de inspección del defecto. Como consecuencia, los vendedores de empaquetado pueden necesitar comprar más y diversas herramientas.

Por años, los paquetes eran relativamente simples. Cuando los defectos surgieron en paquetes en los diversos pasos durante la fabricación, el equipo de la inspección tenía poco problema en encontrar los defectos porque eran más relativamente grande.

Es una diversa historia hoy. Los últimos microprocesadores son más rápidos y más complejos. Para optimizar el funcionamiento de estos microprocesadores, la industria requiere los nuevos y mejores paquetes con buenas características eléctricas, factores de forma más pequeños, y más I/Os. En respuesta, los vendedores de empaquetado han desarrollado un surtido de nuevos y complejos tipos avanzados del paquete.

Pues el empaquetado llega a ser más complejo, y se utiliza en mercados donde está crítica la confiabilidad, encontrar defectos está llegando a ser más importante. Pero también está llegando a ser tan más desafiadores que los defectos son más pequeños y encontrar más difícilmente. “Hay características más pequeñas y nuevos materiales que se trasladan al empaquetado de alto valor. Esto conduce la necesidad de la inspección con requisitos más de alta calidad,” dijo a Pieter Vandewalle, director general para la división de ICOS en KLA.

Otros están de acuerdo. “Más dados están conduciendo una integración de empaquetado más de alta densidad. Más interconecta está conduciendo rastros más finos y echadas más apretadas del topetón. Y esta complejidad está conduciendo la necesidad hacia más inspección,” dijo a Eelco Bergman, director mayor de ventas y del desarrollo de negocios en ASE. “Independientemente de los desafíos cada vez mayores del proceso asociados a la fabricación de estos paquetes complejos, hay también una necesidad creciente del control de proceso en línea y de la inspección debido al alto coste de pérdida de la producción asociado a los dispositivos múltiples y avanzados del nodo del proceso que son integrados en estos paquetes.”

Para cumplir estos requisitos, los vendedores de empaquetado necesitarán probablemente el equipo óptico tradicional de la inspección así como otros tipos de la herramienta. “Pues los aumentos de la complejidad y de la densidad del paquete, inspección óptica solamente no son bastantes,” Bergman dijo. “Durante muchos años, la industria de empaquetado ha tenido una gama de opciones disponibles, incluyendo la radiografía y C-SAM (microscopia acústica de exploración confocal). Pero a menudo, estas herramientas se adaptan mejor para el control de procesos operativos de la muestra y el análisis del fracaso que en línea control de proceso. Con el coste potencialmente alto asociado a fracasos de la pérdida de la producción de la asamblea o de la prueba o de la confiabilidad de la poste-asamblea, hay una necesidad cada vez mayor de herramientas de alta velocidad, en línea de la metrología — idealmente con las capacidades analíticas avanzadas del aprendizaje de máquina que pueden supervisar un proceso y detectar la deriva de proceso sobre una base en tiempo real. Esa manera, acción correctiva se puede tomar antes ese proceso sale de control y los defectos ocurren. Esto es particularmente verdad para los usos de la alto-confiabilidad, tales como dispositivos automotrices, donde usted necesita detectar defectos potencialmente latentes. Esto tomará probablemente una gama de soluciones.”

Afortunadamente, varios nuevos sistemas de inspección están en los trabajos. Entre ellos:

Sobre la innovación y KLA ramping para arriba los nuevos sistemas de inspección óptico-basados para empaquetar. Estos sistemas incorporan los algoritmos de aprendizaje de máquina, que utilizan rápidamente técnicas de la adaptación de modelos para ayudar a localizar defectos.
Las compañías están enviando las nuevas herramientas de la radiografía.
Otras tecnologías también están enviando.

El paisaje de empaquetado

El mercado de empaquetado de la inspección del oblea-nivel se proyecta para crecer a partir de $208 millones en 2019 a cerca de $223 millones en 2020, según Bob Johnson, a un analista con Gartner. Las figuras no incluyen los sistemas de inspección en el nivel del dado. “Óptica sigue siendo la tecnología más grande,” Johnson dijo. “Que es también verdad para la inspección del dado o del paquete-nivel.”

Mientras tanto, hay una explosión de nuevas aplicaciones en el mercado, tal como 5G y AI. Además, los usos tradicionales, tales como automotriz, computación, y móvil, continúan creciendo.

Todos los sistemas incorporan los diversos microprocesadores, que se encapsulan o se contienen en los paquetes de IC. Los clientes tienen muchos tipos del paquete a elegir de. “La opción es dependiente en el uso, que dicta lo que va la arquitectura de empaquetado a parecer,” dijo a Kim Yess, director ejecutivo de los materiales de WLP en el cervecero Science.

Una manera de dividir el paisaje en segmentos de empaquetado está por el tipo de la interconexión, que incluye el wirebond, tirón-microprocesador, oblea-nivel que empaqueta (WLP), y los vias del por-silicio (TSVs).

Algunos 75% a los 80% de paquetes se basan en la vinculación del alambre, según TechSearch. Un bonder del alambre cose un microprocesador a otro microprocesador o el substrato usando los alambres minúsculos. La vinculación del alambre se utiliza para los paquetes de la materia y del alcance medio, así como las pilas de memoria.

el Tirón-microprocesador se utiliza para BGAs y otros paquetes. En tirón-microprocesador, los topetones o los pilares de cobre se forman encima de un microprocesador. Se mueve de un tirón el dispositivo y montado en un separado muera o suba. Los topetones aterrizan en los cojines de cobre, formando conexiones eléctricas.

WLP se utiliza para la fan-hacia fuera y otros paquetes. En un ejemplo de la fan-hacia fuera, una memoria muere se apila en un microprocesador de lógica en un paquete. Mientras tanto, TSVs se encuentra en paquetes de gama alta como 2.5D/3D. En 2.5D/3D, los dados se apilan o se colocan de lado a lado encima de una interposición, que incorpora TSVs. La interposición actúa como el puente entre los microprocesadores y un tablero.

Fig. 1: Tendencias dominantes en fuente de empaquetado: KLA

2.5D/3D y la fan-hacia fuera se clasifican como tipos avanzados del paquete. Otro acercamiento implica el uso de chiplets, por el que un fabricante de chips pueda tener un menú de dados modulares, o de chiplets, en una biblioteca. Los clientes pueden mezcla-y-partido los chiplets e integrarlos en un tipo avanzado existente del paquete, tal como 2.5D/3D, fan-hacia fuera, o una nueva arquitectura.

“Mantenemos muchos diversos sectores,” dijo a Ken Molitor, Director de Operaciones en Quik-Pak. “Chiplets es una área que vemos el crecimiento en el futuro. el Microprocesador-en-tablero, los módulos del multi-microprocesador, y los chiplets están todo en nuestro mapa itinerario. Vemos esto como algo que beneficie a la industria del semiconductor.”

Chiplets y el empaquetado avanzado podían sacudir para arriba el paisaje. Típicamente, avanzar un diseño, la industria desarrolla ASIC usando el escalamiento del microprocesador para caber diversas funciones sobre un solo monolítico muere. Pero el escalamiento está llegando a ser más difícil y costoso en cada nodo, y no todo se beneficia del escalamiento.

El escalamiento sigue siendo una opción para los nuevos diseños. Pero en vez de ASIC tradicional usando el escalamiento del microprocesador, el empaquetado y los chiplets avanzados son enfoques alternativos que se convierten para desarrollar un diseño a nivel sistema complejo.

Los “clientes están realizando que hay más de una manera de desarrollar diseños,” dijo a Walter Ng, vicepresidente del desarrollo de negocios en UMC. “Mientras que puede haber funciones de un diseño que requiera el del más alto nivel de las tecnologías del funcionamiento y del sangría-borde, muchas de las otras funciones no requieren esto. La ejecución de esas otras funciones como una parte de un solo pedazo homogéneo de silicio del sangría-borde puede ser perjudicial en términos de poder y coste. La consideración del coste se considera en maneras diferentes de un par. Si la función no se beneficia del escalamiento de la tecnología, después el coste por ² del milímetro es perceptiblemente más alto sin la recepción de ninguna ventaja de compensación del área. La otra consideración costada está en el nivel del microprocesador, adonde muchos de estos diseños están empujando en las preocupaciones serias máximas del tamaño del retículo actuales de la producción y. Esto está conduciendo un renacimiento a la re-mirada en los nodos planares marginales como 28nm/22nm. Para esos clientes que requieran funcionamiento del sangría-borde, están mirando cómo dividir la función del funcionamiento, y en muchos casos, ejecutando una solución del multi-dado.”

En este caso, una solución del multi-dado es otra manera de describir un paquete avanzado con los dados complejos. La idea aquí es apilar los dispositivos en la dirección vertical, permitiendo nuevas arquitecturas.

“Cada fabricante de la fundición y del dispositivo tiene un esfuerzo serio en la integración heterogénea. Hay varias diversas tecnologías aquí,” dijo a Robert Clark, miembro mayor del personal técnico en el teléfono, en una presentación reciente. “Para la integración dimensional 3D, necesitamos la integración heterogénea así como los procesos monolíticos 3D que nos permitirán apilar lógica en lógica y memoria en la lógica para las tecnologías futuras.”

No obstante, hay un tema común entre todo el paquete. “Sigue el tamaño del dado en general. Usted tiene más componentes dentro de un paquete. Usted también tiene dados más pequeños con geometrías más pequeñas dentro del paquete. Es más difícil examinar,” Molitor de Quik-Pak dijo.

Microprocesador/flujo de empaquetado
La fabricación de microprocesadores es un proceso complejo. Primero, los microprocesadores se procesan en una oblea en un fabuloso usando el diverso equipo. Para hacer un dispositivo de lógica avanzado, toma de 600 a 1.000 medidas de proceso o más en el fabuloso.

Durante el flujo fabuloso, un fabricante de chips debe examinar los microprocesadores para saber si hay defectos. Los defectos minúsculos podían afectar producciones del microprocesador o hacer un producto fallar.

Para encontrar defectos en microprocesadores dentro del fabuloso, los fabricantes de chips utilizan el equipo óptico-basado de la inspección en la cadena de producción. Los fabricantes de chips también utilizan la inspección del e-haz. Ambas herramientas están detectando defectos del nanómetro-tamaño.

Para la inspección de la oblea, aplicaciones de un sistema de inspección óptico una fuente de luz óptica de iluminar una oblea. La fuente de luz baja en la gama profunda el ultravioleta (DUV) en las longitudes de onda 193nm. Entonces, se recoge la luz y se convierte a digital una imagen, que ayuda a defectos del hallazgo en la oblea.

Una vez que los microprocesadores se fabrican en el fabuloso, la oblea está entonces lista para IC que empaqueta en una fundición o un OSAT.

Cada tipo del paquete tiene un flujo de proceso diferente. Tome la fan-hacia fuera, por ejemplo. “En este esquema de empaquetado, los buenos dados sabidos son cara abajo colocado en una oblea del portador, entonces integrada en un molde de epoxy,” explicaron a Sandy Wen, ingeniero de proceso en Coventor, Lam Research Company de la integración, en un blog. “La combinación del dado-molde forma una oblea reconstituida, que entonces se procesa para formar las capas de la redistribución (RDLs) con los topetones en expuesto muere hace frente para ‘redistribución de la fan-hacia fuera la’. La oblea reconstituida se corta en cuadritos posteriormente antes de uso final.”

RDLs es el metal de cobre interconecta eso eléctricamente para conectar una porción del paquete con otra. RDLs es medido por la línea y el espacio, que refieren a la anchura y a la echada de un rastro del metal.

Hay diversos tipos de paquetes de la fan-hacia fuera. Por ejemplo, adaptado para los usos de gama alta, la fan-hacia fuera de alta densidad tiene más de 500 I/Os con la línea y el espacio de RDLs menos los de 8μm. En el de gama alta, los vendedores están desarrollando la fan-hacia fuera con RDLs en la línea/el espacio y el más allá de los 2μm.

Aquí es adonde consigue complicado. La “fan-hacia fuera tradicional del oblea-nivel hace frente a varios desafíos,” dijo a Curtis Zwenger, vicepresidente del desarrollo de productos avanzado en Amkor. “En el lado de proceso, problemas tales como cambio del dado y alabeo moldeado de la oblea han sido controlados aplicando técnicas de optimización de proceso. Sin embargo, para estructuras más avanzadas que requieran las capas múltiples de RDL y una línea/un espacio más fino, la cantidad de alabeo moldeado de la oblea y la topología de la superficie llegan a ser críticos en cuanto a no al contrario de afectar los procesos de la proyección de imagen de la foto. En el lado comercial, un desafío ha sido siempre coste de la fan-hacia fuera contra tamaño del paquete. Mientras que niveles más altos de integración se requieren, los aumentos del tamaño del paquete, y el coste del proceso de RDL aumenta exponencial debido al formato reconstituido circular de la oblea.”

Durante el flujo de la producción, los defectos pueden surgir en el paquete. Como fan-hacia fuera y otro paquete avanzado los tipos llegan a ser más complejos, los defectos tienden a ser más pequeños y más duros de encontrar. Aquí es donde el equipo de la inspección lo cabe en-se diseña encontrar defectos y arraigarlos hacia fuera.

En el flujo de la producción de la fan-hacia fuera, las casas de empaquetado pueden insertar el equipo de la inspección al principio del proceso. Entonces, hay varios pasos de la inspección durante el flujo e incluso después el proceso.

Otros tipos del paquete pueden tener flujos similares o diversos. En todos los casos, la inspección es un requisito. “Durante los últimos 10 años, el empaquetado avanzado ha introducido varios procesos y materiales para crear los paquetes y las tecnologías innovadores de la asamblea. Los ejemplos incluyen el pilar fino del cobre de la echada, con los vias del molde, el underfill moldeado, proteger conformal, el moldeado de doble cara y RDL de múltiples capas procesando,” Zwenger dijo que “los paquetes que incorporan tales tecnologías no pueden ser montados rentable a menos que se utilicen los procesos muy robustos y los controles y los métodos en línea avanzados de la inspección. La proyección de imagen de alta resolución de la radiografía y la inspección óptica automática han hecho grandes adelantos para ayudar a detectar artículos, tales como vacíos del molde y del underfill, defectos de RDL y del topetón y materiales extranjeros. Los interfaces materiales numerosos en el empaquetado avanzado de hoy para hacer la detección en línea del defecto esencial para los dispositivos de semiconductor rentables, de alta calidad y confiables.”

Fig. 2: Flujo de empaquetado del microprocesador. Fuente: KLA

Óptico contra la inspección de la radiografía
Las casas de empaquetado utilizan tipos múltiples de equipo de la inspección, pero la decisión para utilizar un tipo u otro depende del paquete.

La inspección óptica se ha utilizado en el empaquetado por años. Hoy, Camtek, KLA y sobre la innovación vender los sistemas de inspección ópticos para empaquetar. La “inspección óptica se utiliza para encontrar cualquier defecto claro o los defectos latentes potenciales que podrían potencialmente afectar la producción,” dijo a Stephen Hiebert, director de marketing mayor en KLA.

En funcionamiento, los paquetes se insertan en estos sistemas de inspección ópticos durante el flujo de la producción. Una fuente de luz está iluminada en el sistema, que entonces toma a imágenes de un paquete de diversos ángulos como medios de encontrar defectos.

Hay algunas diferencias principales entre la inspección óptica para los microprocesadores en el fabuloso y el empaquetado. En el fabuloso, las herramientas de la inspección son más costosas y utilizadas encontrar defectos en el nanoscale.

En cambio, los defectos son más grandes en paquetes, así que la inspección óptica se utiliza para encontrar defectos en el nivel del micrón. Estas herramientas utilizan las fuentes de luz en la gama visible, fuentes no de gama alta de DUV.

No obstante, la onda siguiente de paquetes presenta algunos desafíos para las herramientas existentes. “Usted tiene estos procesos de empaquetado del oblea-nivel de 3D-IC o de la fan-hacia fuera. Están consiguiendo más complicados. Estos procesos complicados requieren el desarrollo complejo,” Hiebert dijo. “Hay otras tendencias. Obvio es de escalamiento. Usted tiene dimensiones críticas más pequeñas. Podía ser una línea/espacio de RDL. Podía ser una echada para una pila 3D como una echada del microbump o una vinculación híbrida y una echada de cobre del cojín. A medida que el escalamiento continúa, la necesidad de encontrar tipos más pequeños del defecto es crítica.”

Hay otros desafíos del defecto importante. Por ejemplo, si usted tiene un malo muere en un paquete, se pierde el paquete entero.

Para dirigir estos desafíos, los vendedores han desarrollado las herramientas de la inspección de la siguiente generación para empaquetar. Por ejemplo, usando una fuente de luz en la gama visible, la última herramienta de la inspección del defecto de KLA utiliza técnicas del brightfield y del darkfield. En proyección de imagen del brightfield, la luz golpea la muestra y el sistema recoge la luz dispersada del objeto. En proyección de imagen del darkfield, la luz golpea la muestra de un ángulo.

La herramienta de KLA es capaz de encontrar dimensiones de los defectos a más tardar. “Para el empaquetado avanzado, estamos hablando de las dimensiones críticas que están por orden de un micrón,” Hiebert dijimos. “Un RDL pudo ser una línea y un espacio de los 2μm. Los clientes avanzados están trabajando en la línea y el espacio del 1μm. La detección para los defectos subcríticos de la dimensión es todavía posible con óptico.”

La nueva herramienta de KLA proporciona dos veces la resolución y la sensibilidad como el sistema anterior. También puede apuntar áreas selectas de la inspección para capturar defectos del duro-a-hallazgo, e incorpora los algoritmos de aprendizaje de máquina para la detección del defecto.

Otros también están desarrollando nuevos sistemas óptico-basados. “Lanzaremos un nuevo producto pronto para la inspección de alta velocidad del submicron y una nueva tecnología para la supresión del ruido para las estructuras de múltiples capas,” dijo a Damon Tsai, director de la gestión de productos de la inspección en sobre.

Estas nuevas herramientas también dirigirán tecnologías de la siguiente generación como la vinculación híbrida de cobre. Varias fundiciones están desarrollando esto para el empaquetado avanzado. Todavía en el R&D, las pilas y los enlaces de enlace híbridos mueren el usar del cobre-a-cobre interconectan. Provee de más ancho de banda un poder más bajo que los métodos existentes de amontonamiento y de enlace.

“Vemos el desarrollo de la vinculación híbrida, incluyendo la microprocesador-a-oblea y la oblea-a-oblea con las echadas de la entrada-salida abajo hasta los 3μm y abajo. Esto requiere sensibilidad del defecto del submicron, <10>

La complejidad de paquetes avanzados de hoy requiere otros tipos de la herramienta de la tecnología de la inspección. Por ejemplo, las herramientas ópticas son rápidas y utilizadas para encontrar los defectos superficiales, pero no pueden generalmente ver las estructuras enterradas.

Está donde aquí los ajustes de la inspección de la radiografía adentro. Esta tecnología puede considerar las estructuras enterradas con altas resoluciones. En este mercado, varios vendedores ramping para arriba las nuevas herramientas de la inspección de la radiografía para empaquetar.

La desventaja con la radiografía es velocidad. No obstante, la radiografía y ópticos son complementarios y ambos son utilizados empaquetando casas.

El intentar acelerar el proceso de la radiografía, SVXR ha desarrollado un sistema basado en tecnología automatizada de alta resolución de la inspección de la radiografía (HR-AXI). El sistema se apunta para la inspección en línea rápida para empaquetar. También hace uso de aprendizaje de máquina para la detección del defecto.

La “radiografía puede considerar a través el metal. Una herramienta óptica puede ver solamente a través los dieléctricos o los substratos no-conductores. Si usted quiere ver un vacío entre dos pedazos de metal, o una delaminación leve en un interfaz, se limita una herramienta óptica,” dijo a Brennan Peterson, director de la estrategia en SVXR. “Fundamental, podemos ver los metales donde ocurren los defectos verdaderos. Cosas en enlace en los interfaces. No enlazan en el estado de los dieléctricos. Ése es realmente el fundamental de donde una radiografía tiene una ventaja. Usted puede ver qué materias en la conexión. Y entonces usted puede utilizar que los datos para hacerla mejor.”

Hay otros problemas. Por ejemplo, los paquetes avanzados tienen una multitud de topetones con duro-a-ven juntas enterradas de la soldadura. Para este uso, una herramienta rápida de la inspección de la radiografía es ideal aquí.

Mientras tanto, algunos están desarrollando diverso equipo de la inspección para dirigir otros desafíos. El “empaquetado avanzado incluye diversas configuraciones de solo o los microprocesadores múltiples, las interposiciones, los microprocesadores y los substratos de tirón,” dijo a Tim Skunes, vicepresidente del R&D en CyberOptics. “Confían generalmente en una cierta forma de topetón para hacer las conexiones verticales entre estos componentes. Los topetones pueden ser bolas de la soldadura, pilares de cobre o microbumps, mientras que las conexiones horizontales dentro de los paquetes son hechas por las líneas de la redistribución. Éstos implican los tamaños de característica que se extienden a partir de la 10µm hasta el 100µm. Como procesos de empaquetado avanzados y las características que crean han llegado a ser más pequeño y más complejo, la necesidad del control de proceso eficaz ha aumentado. Esta necesidad es amplificada por el hecho de que mueren estos procesos utilizan saber-bueno costoso, haciendo el coste de fracaso extremadamente alto.”

Para esto, CyberOptics ha desarrollado una unidad de la inspección/de la metrología basada en la perfilometría del defasaje. La tecnología de CyberOptics, llamada Multi-Reflexión Suppression (SEÑORA), proporciona 2.o y las inspecciones 3D para las alturas, el coplanarity, el diámetro y la forma del topetón. Diseñan a la SEÑORA tecnología para suprimir los errores causados por reflexiones múltiples falsas de superficies brillantes y especulares en paquetes.

Encima de ese, la topografía, la altura del paso, la aspereza, el grueso de la capa y otros parámetros se pueden requerir para los paquetes avanzados. De “procesos de fabricación empaquetado avanzados han creado un arsenal de nuevas medidas. Por ejemplo, el arco de la oblea y la medida del alabeo después de apilar, del coplanarity del topetón y de las medidas de TSVs son apenas algunos ejemplos. Para ayudar a reducir el coste de fabricación total, la metrología híbrida está llegando a ser esencial realizando medidas múltiples y las inspecciones simultáneamente para aumentar productividad,” dijo a Thomas Fries, de director general de empaquetado avanzado de la unidad del FRT de FormFactor, proveedor de las herramientas de la medida de la superficie 3D.

Conclusión
Si ése no es bastante, los paquetes pueden requerir aún más inspección durante el flujo, tal como nuevo mueren equipo de clasificación. Usando amba inspección óptica e infrarroja avanzada, estos sistemas realizan la inspección y mueren el clasificar después de que se prueben y se corten en cuadritos los paquetes del oblea-nivel.

No obstante, el empaquetado avanzado es aquí permanecer y el llegar a ser más importante. Chiplets es también una tecnología a mirar. Ambos pueden cambiar el paisaje.

“Hay una adopción acelerada de todas estas tecnologías, realmente más rápida que habíamos anticipado. Esperamos que esto continúe al año que viene también,” Vandewalle de KLA dijo. (Artículo de Internet)