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Promex Industries 首席執(zhí)行官 Dick Otte著眼于先進封裝中哪些可行，哪些仍需改進提出建議。

Promex Industries 首席執(zhí)行官 Dick Otte對先進封裝中材料特性的未知數(shù)、對鍵合的影響，以及為什么環(huán)境因素在復(fù)雜的異質(zhì)封裝中如此重要等問題進行回答。以下是本次談話的節(jié)選。公司一直在設(shè)計異構(gòu)芯片以利用特定應(yīng)用程序或用例，但他們也需要為這些異構(gòu)組件設(shè)計高級封裝。因為其中很多都是定制設(shè)計，是否存在使這項工作順利進行的工具？Otte: 有很多強大的工具。例如，如果您查看設(shè)計軟件，就會發(fā)現(xiàn) SolidWorks 在機械方面做得很好。它會下降到亞微米級別并且處理得很好。并且有用于深度分析的昂貴軟件包，而我們開發(fā)的計算能力使其能夠做到這一點并快速獲得結(jié)果——有時只需幾分鐘。但是我們對材料特性的了解還不夠詳細，無法在設(shè)計中有效地使用它們，這是弱點之一。如果您查看標準數(shù)據(jù)表，如果它告訴您彈性模量，更不用說玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是多少，以及當您翻閱它時模量如何變化——尤其是結(jié)合熱膨脹系數(shù)時，你需要知道所有這些東西才能真正“設(shè)計”它。接下來要做的是我們?nèi)绾潍@得零件？3D 打印正在興起，并在很大程度上幫助提高了零件的可用性。但它有一些限制，尤其是表面光潔度。今天，大多數(shù)進行 3D 打印的過程都會給你一個相對粗糙的表面處理，大約 300 微英寸的數(shù)量級，你可以用 RMS “均方根” 測量表面光潔度。這太粗糙了，尤其是對于光學(xué)而言。它非常適合粘附，但需要非常平坦的表面。這基本上相當于非常先進節(jié)點的線邊緣粗糙度，對吧？Otte: 是的，這是一個很好的類比。圍繞 MEMS 也付出了很多努力。雖然 MEMS 傳統(tǒng)上是在芯片層面中完成的，但我們開始看到這些工藝使用其他材料。金屬蝕刻通常在薄片上完成。那么我們可以在哪里使用這些光刻技術(shù)來獲得真正高分辨率的部件呢？一旦你得到了零件，你如何將它們連接在一起。您可能有一個玻璃部件、一個塑料部件和一個金屬部件。我如何加入他們？遇到的第一個問題是在表面上獲得足夠的附著力。一旦解決了這個問題，我如何在熱循環(huán)時將它保持在一起？如果陶瓷的膨脹系數(shù)為 3 ppm，而我使用的這種聚合物是因為我喜歡它的光學(xué)特性，它的膨脹系數(shù)為 50 ppm，當我將它循環(huán)到 150°C 以滿足 MIL-STD-883 時會發(fā)生什么？答案是它會分開。你還看到了哪些其他挑戰(zhàn)？Otte：一旦你組裝好設(shè)備，你如何讓它滿足環(huán)境要求。人們傾向于回到舊的貝爾標準 MIL-STD-883。手機專家很久以前就放棄了。他們有自己的相關(guān)標準。商業(yè)設(shè)備設(shè)計人員必須應(yīng)對的關(guān)鍵問題之一是這些要求是否適合他們的環(huán)境？比如在佛羅里達州，濕度很高，在沙特阿拉伯，有風、沙塵和高溫，這些設(shè)備也需要在北極工作。所以環(huán)境溫度很關(guān)鍵？Otte：是的，但濕度和吸水率也是如此，材料數(shù)據(jù)表中通常沒有很好地說明這些問題。對介電常數(shù)有什么影響？物理尺寸是多少，加熱時是否有爆炸的趨勢？畢竟，當您將產(chǎn)品投入現(xiàn)實世界時，您仍然會遇到意想不到的后果。當你將不同的組件封裝在一起時，會有很多變數(shù)。你如何解決這個問題？Otte：你必須從基礎(chǔ)開始。這些零件有什么特點？我想在連接方面完成什么？幾乎總有一個可行的解決方案，但總需要為此付出代價。例如，引線鍵合仍然是使用最廣泛的互連方法之一，因為它用途廣泛，可以將一根小電線從一個地方連接到另一個地方，并且可以正常工作。缺點就是會產(chǎn)生寄生效應(yīng)，設(shè)備很脆弱，你必須把它全部裝進一個有限的空間。是否有足夠的培訓(xùn)和人才來處理這個問題？Otte：不，我們看到的問題之一是當今從大學(xué)走出來的人在處理軟件和應(yīng)用程序方面非常有才華，但是他們沒有的是我們這一代人用雙手建造東西的經(jīng)驗。我將我的大部分工程技能歸因于我在學(xué)校和高中時制作模型飛機的愛好。我了解了所有這一切，我了解到如果我想在星期天駕駛我的飛機，我必須在本周早些時候齊心協(xié)力并建造它。所以你學(xué)會了如何管理項目并將所有這些東西粘合在一起。如今，這些手工制作的愛好已經(jīng)不多了，其局限性之一是年輕的工程人員無法直觀地理解物理世界。他們更依賴于計算機、分析和設(shè)計。因為他們在更高的抽象層次上工作？Otte：是的，這是因為在過去，您所要做的就是使光刻越來越精細。我們真的把它推到了極限。我們在 Promex 看到的一件事是，因為我們正在進行異構(gòu)集成和組裝——我們不制造晶圓——是在醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)等領(lǐng)域的大量創(chuàng)新。人們正在制造設(shè)備并開發(fā)利用電子設(shè)備來收集和處理信息并報告結(jié)果的解決方案。他們的設(shè)備必須與現(xiàn)實世界中的人互動，分析血液和唾液，因此他們需要包含非電子部件的傳感器。他們也在做 DNA 測序之類的事情，你需要在其中應(yīng)用化學(xué)。對于一些公司來說，這并沒有那么好。Otte：你需要關(guān)注正在發(fā)生的事情的物理細節(jié)。這不僅僅是關(guān)于財務(wù)和軟件。你需要問的真正問題是，“這東西有用嗎？”這不是小芯片的一大挑戰(zhàn)嗎？它不再只是軟 IP。您需要在芯片中證明這一點。Otte：沒錯，這需要很多技巧和能力。您需要一臺掃描電子顯微鏡、微探測以及許多重要的分析技術(shù)。還有 AFM 和多光束檢測？Otte：是的，這就是我們在計量學(xué)方面進行大量投資的原因。我們有全自動光學(xué)比較器，它們都是電子的，可以進行微米級別的測量。我們有兩臺 Keyence 設(shè)備。我們使用一個來測量平面度，因為當您使用 256 引腳 BGA 并希望將它們放在基板上時，它們的平面度最好達到萬分之一，否則它們將不會連接在一起。該工具將測量到該準確度水平，并告訴您事情是否可行。你如何處理晶圓制造中的翹曲問題？Otte：人們不想談?wù)摴璧囊患率乾F(xiàn)在我們通常將晶圓減薄到 100 微米。這很常見。你可以減薄到 10 微米，因為它們位于頂面。但是我們沒有辦法處理晶圓，一旦你的尺寸遠低于 50 微米，我們就無法處理晶圓和芯片。如果芯片很小，你可以做 50 微米。您可以處理 cm2大小尺寸的芯片。但是當你變得那么小時，它真的變得很艱難。這應(yīng)該會在接下來的幾十年里帶來一些非常有趣的工程挑戰(zhàn)，而且它的發(fā)展前景看不到盡頭。我們將如何確保這些設(shè)備在其預(yù)期使用壽命內(nèi)正常工作？Otte：你必須與用戶保持聯(lián)系。他們告訴你發(fā)生了什么。可以做出各種預(yù)測，但重要的是您隨著時間和與客戶合作的經(jīng)驗所學(xué)到的東西。如果你想告訴你的客戶一個設(shè)備可以使用 10 年，你需要能夠證明你一直在使用相同的方法制造東西，使用這種表面貼裝焊料和這些焊盤尺寸以及這些類型的封裝，為了20 年——并且它們有效。當您開始驅(qū)動小芯片之類的東西時，小芯片的意外后果是什么？我可以告訴你各種會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障的事情。訣竅是找到長期有效的組合。這里最大的挑戰(zhàn)之一是你需要整個供應(yīng)鏈都參與其中，而不僅僅是個別部分，對吧？Otte：是的，我們一直在討論對最終產(chǎn)品的影響。關(guān)于設(shè)備和流程正在發(fā)生的事情，還有另外一個故事。我們需要什么樣的工具和設(shè)備，而我們今天沒有。有一個全新的新興世界。這些東西從哪里來，誰來設(shè)計它？每個人都想設(shè)計出高端的下一部手機，但誰愿意設(shè)計將所有這些東西組合在一起的機器呢？我們需要設(shè)備來做基本的事情，比如在基板上放一層薄薄的銀以獲得沒有密度或針孔的均勻性。當您嘗試放下合金時會發(fā)生什么？這真的很復(fù)雜，你需要對物理學(xué)有很好的理解。

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