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【科普】芯片內(nèi)部尺寸受到哪些因素的限制與芯片封裝清洗的清洗劑選擇介紹

合明科技 ?? 2534 Tags:芯片制造芯片封裝清洗芯片封裝污染物

一、芯片內(nèi)部尺寸受到什么限制?

芯片的主要元件是晶體管,一塊大型芯片能有上百億個(gè)晶體管,當(dāng)我們能制造越小的晶體管,芯片能容納的元件數(shù)越多,晶體管的功耗也會越低。


在芯片制造中,我們希望利用光在小尺度范圍中創(chuàng)造電路圖案,那么為什么光能實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果呢?光的雕刻極限又在哪呢?
  1. 衍射

影響光的雕刻水準(zhǔn)的主要原因是光的衍射效應(yīng)。光是一種電磁波,在光刻傳播過程中衍射不可避免,曝光范圍就有了最小特征尺度。光的分辨率,也就是光刻膠依據(jù)光輻照來重建圖形的能力有了限制。

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曝光過程的衍射 | 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons

如下圖所示,當(dāng)一束平行光經(jīng)過一個(gè)狹縫,光會以無數(shù)子波的形式在傳播過程中相互干涉,形成明暗相間的衍射圖樣。

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單縫衍射 | 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons


也就是說在微小尺度上考慮光的傳播,有光區(qū)域不再和無光區(qū)域涇渭分明,而是出現(xiàn)了模糊地帶,一個(gè)理想物點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)過障礙物邊緣后,會偏離幾何光學(xué)直線傳播的特點(diǎn),不再形成一個(gè)理想像點(diǎn)。

這正是因?yàn)楠M縫寬度和光波長尺度相當(dāng)時(shí),光的波動效果迎來了舞臺,光可以利用波動效果繞開障礙物,在空間中彌散開來,形成了光發(fā)散的衍射效果,導(dǎo)致曝光區(qū)域范圍不再精準(zhǔn),光的分辨率有了極限。image.png

光的波動效果圖(對比直線傳播和波動效果) | 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons

2.分辨率


在光學(xué)成像領(lǐng)域,分辨率是衡量分開相鄰兩個(gè)物點(diǎn)的像的能力。理想情況下,我們希望每個(gè)物點(diǎn)都能產(chǎn)生銳利的像點(diǎn),但由于衍射,實(shí)際結(jié)果為有一定大小的光斑。如果兩個(gè)光斑(衍射圖樣)重疊程度過大,則像點(diǎn)難以分辨。


瑞利提出了一個(gè)有效的判據(jù),分辨率計(jì)算公式為:

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該分辨率表達(dá)式描述了兩個(gè)光斑時(shí)恰好能分辨的極限位置——當(dāng)一個(gè)光斑的極大位置與另一個(gè)光斑的第一個(gè)零值點(diǎn)重合。其中,λ為照明光波長。

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光斑不可分辨和恰好可分辨的極限情況 | 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons


NA為數(shù)值孔徑,它描述了透鏡對光的匯聚能力,具體表現(xiàn)為平行光入射后的偏折程度(匯聚到焦點(diǎn)),計(jì)算表達(dá)式為:

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數(shù)值孔徑(n為折射率)| 圖源Searchmedia - Wikimedia Commons


瑞利判據(jù)常用來評價(jià)成像質(zhì)量,而光刻系統(tǒng)是在光刻膠中成像的。光刻膠是一種高對比度的成像介質(zhì),在某些曝光條件下,雖然光學(xué)分辨率已經(jīng)達(dá)到了瑞利判據(jù)的分辨極限以下,但光刻膠仍然可以呈現(xiàn)較好的成像結(jié)果,實(shí)現(xiàn)加工的目標(biāo)。

光刻成像的分辨率為:

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Rlitho為光刻系統(tǒng)可分辨的圖形周期;k1為工藝因子。

3.光刻


芯片制造中光刻是最復(fù)雜、昂貴且關(guān)鍵的工藝,通常使用投影式光刻系統(tǒng)將掩模版的電路結(jié)構(gòu)圖投射到硅晶片的表面。


光學(xué)透鏡可以聚集衍射光提高成像質(zhì)量,在光刻技術(shù)中為得到盡可能小的圖案,在掩模板和光刻膠之間采用了一種具有縮小倍率的投影成像物鏡。

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投影式光刻系統(tǒng) | 圖源網(wǎng)絡(luò)


二、芯片封裝清洗的污染物與清洗劑選擇:

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學(xué)遷移,形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等,這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關(guān)注的呢?助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo),從產(chǎn)品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效,因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù),滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求,打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。


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