MIKROELEKTRONIKA A TECHNOLOGIE SOUČÁSTEK

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Vysoké učení technické v Brně

MIKROELEKTRONIKA A TECHNOLOGIE SOUČÁSTEK

Garant předmětu:

Autor textu:

Doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc.

Doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc.

Studijní předmět oboru „Mikroelektronika a technologie součástek“

OBSAH

1.

ÚVOD.................................................................................................................................4

2.

TECHNOLOGICKÁ INTEGRACE V MIKROELEKTRONICE..............................8

3.

ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY................................................................................10

3.1 Pasivní součástky.............................................................................................................10 3.2 Polovodičové součástky...................................................................................................12 3.3 Ostatní součástky ............................................................................................................14 3.4 Vývoj v pouzdření moderních elektronických součástek ............................................14 3.5 Vývoj v pouzdření systémů ............................................................................................20 3.6 Další vývoj v oblasti pouzdření ......................................................................................21 3.7 Multičipové moduly (MCM) ..........................................................................................27 3.8 Polovodičový čip Flip Chip.............................................................................................31 4.

K OTÁZCE JAKOSTI ..................................................................................................39

4.1 Klasifikace chyb měření .................................................................................................40 4.2 Systém řízení jakosti v povrchové montáži...................................................................41 5.

O ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ .........................................................................................47

5.1 Poskytování informací veřejnosti ..................................................................................48 5.2 Legislativa v ČR ..............................................................................................................48 6.

SEZNAM CIZÍCH ZKRATEK A VÝRAZŮ...............................................................51

7.

LITERATURA ................................................................................................................54

Poznámka autora: Poněvadž mikroelektronická montážní technologie představují oblast nacházející se v prudkém vývoji, obsahuje text celou řadu cizích slov a zkratek. Tyto jsou uvedeny tučnou kurzivou, je u nich na počátku vždy uveden český výraz, a na konci textu je uveden jejich seznam. To je z toho důvodu, aby byla případným zájemcům usnadněna lepší orientace v zahraniční, převážně anglické literatuře.

1. ÚVOD Elektrotechnický průmysl se stává na prahu 21. století, v době kdy se stále více hovoří o nástupu tzv. „nové ekonomiky“ využívající ve stále rostoucí míře nejmodernější informační technologie, jedním z nejdynamičtěji se rozvíjejících průmyslových oblastí. Pojem „nová ekonomika“ není vázán v žádném případě pouze na jediný mechanizmus (jak tomu bylo většinou v minulosti), ale je spojen s celou řadou strukturálních změn prakticky ve všech odvětvích. Jedním z průvodních jevů je rostoucí úloha síťových odvětví především v samotné ekonomice. Zjednodušeně řečeno to znamená, že jednu z hlavních úloh sehrává ekonomická zákonitost „úspory z rozsahu“, což se projevuje ve výrobním procesu trvale klesající křivkou nákladů. Průvodním jevem přitom je neustálý růst „úspěšných“ firem (často na úkor firem „neúspěšných“), až do fáze dosažení určitého monopolního postavení na trhu. Dochází k výraznému dělení typů firem do dvou kategorií, na tzv. OEM (Original Equipment Manufacturing) a CM (Contract Manufacturing). OEM představují výrobce finálních zařízení a systémů (např. Siemens, Philips, Sony atd.), kteří v rámci minimalizace nákladů využívají pro dílčí zakázky právě CM. Největší rozvoj v elektronickém průmyslu je na první pohled patrný hned v několika oblastech, jako jsou např. telekomunikace (zvláště bezdrátový přenos), výpočetní systémy, automobilový průmysl, spotřební elektronika, lékařská technika, ale i celé řady dalších oblastí zasahujících dnes prakticky všechna průmyslová odvětví. V současné době prakticky neexistuje průmyslové odvětví, jež by nevyužívalo elektronické zařízení či systémy. Obecným trendem je v současné elektronice vyrábět zařízení tzv. inteligentnější, přinášející stále větší celkový přínos jeho uživateli, a to vše přitom za přiměřenou cenu. V elektronickém průmyslu to znamená vyrábět zařízení nejenom dokonalejší a výkonnější, ale také lehčí, menších rozměrů, která pracují rychleji než ta současná a mají také neustále více funkcí. Do popředí jejich hodnocení se dostávají údaje o jakosti (je požadována co nejvyšší) a o ceně (musí být co nejnižší, resp. taková aby byla konkurenceschopná). Jinými slovy řečeno, veškerá činnost směřuje k vytvoření takových výrobků které jsou schopny se prosadit v celosvětové konkurenci a zajistit tak úspěšnost na trzích. Položme si otázku, co vše je skryto za vývojem a výrobou neustále nových výrobků a na čem vše závisí ? Obecně vývojový trend směřuje k miniaturizaci a větší kompaktnosti, kdy je přitom stále více funkcí integrováno do jediného celku (systému). Hnací sílou jsou v

podstatě požadavky trhu spojené s touhou výrobců tyto požadavky uspokojovat a získávat tak nová odbytiště. Z technického pohledu je to vývoj stále novějších (inovovaných) a dokonalejších elektronických obvodů a systémů, u nichž jsou stále intenzivněji patrné dvě složky: technologická (hardware) a programová (software). Jejich vzájemným účelovým spojením a funkční provázaností pak jsou definovány konkrétní systémy, ať už ve formě elektrických obvodů, přístrojů či zařízení. Jedná se o nekonečný vývoj vzájemně závislých oblastí, jejichž korelace je stále silnější. V důsledku stále intenzivnějšího vývoje je třeba i z hlediska požadavku na vzdělávání a přípravu elektrotechnických odborníků reagovat dynamicky. I když odborné zaměření je stále nezbytné, z hlediska chápání principů a souvislostí je stále více nutný jeho interdisciplinární charakter. Ten je pak nezbytný především pro rozhodování na všech stupních řízení, kde se uplatňuje stále více vzájemná provázanost a kontinuální nutnost koordinace. V oblasti samotných mikroelektronických technologií má dominantní postavení polovodičový čip. Současný trend směřuje k integraci celého systému na jediném čipu, nebo do jediného integrovaného celku, což znamená, že jednotliví výrobci budou muset spolupracovat mnohem těsněji se zákazníky. Bude nezbytné opustit specializovaný přístup a zaměřit se na úvahy týkající se konečného provedení systémů. Budou vznikat v nezbytné míře mezičlánky charakteru CM zabývající se např. finální úpravou a dokončením čipů, ale také jejich montáží. Vzhledem k tomu, že vývoj na polovodičových čipech probíhá intenzivně a systematicky již několik desetiletí, stal se polovodičový čip dominantním a výchozím článkem každého elektrického systému. Současně ale nastala situace, kdy je třeba se stejně intenzivně zabývat vším, co souvisí s montáží čipů včetně pouzdření a také s jejich propojováním, a dále také s konstrukčním uspořádáním komplexních systémů včetně řešení pasivních sítí, vstupů a výstupů (senzorů a atenuátorů) a veškerých podpůrných částí. Tak vznikla v posledních letech nová, ale přitom klíčová oblast zabývající se elektronickým pouzdřením a propojováním (Packaging and Interconnection). Tento výraz z oboru mikroelektronických technologií nelze chápat

jako doslovný překlad "pouzdření a

propojování", neboť je třeba si uvědomit, že v sobě skrývá řešení široké škály souvisejících technických okruhů nejen z kvantitativního ale i z kvalitativního hlediska. Proto lze přijmout výstižnější termín "integrovaná montáž", jež zahrnuje jak řešení stávajících problémů (mechanická ochrana, chlazení, elektrické propojení, stínění atd.), tak i nové koncepce a principů různého provedení a uspořádání nejen aktivních, ale i pasivních a dalších pomocných prvků a obvodů. Výrobní a realizační postupy pak popisují a definují mikroelektronické

montážní technologie. To vše směřuje k smysluplné výrobě systémů, které v sobě zahrnují nejen veškeré fyzické části (hardware), ale i co nevětší objem vlastního programového „know-how“ (software). Aktuální světový vývoj v oblasti návrhu a výroby elektronických systémů je charakterizován vývojovými „megatrendy“. Jedním z nich je nástup technologické integrace , jež sebou přináší kromě nových technických řešení směřujících k integrace celých systémů do jediného celku také nové požadavky na přístup a myšlení pracovníků prakticky na všech úrovních řízení. Nezvratnou skutečností je kromě jiných fakt, že elektronika dnes pronikla prakticky nejen do všech průmyslových odvětví, ale i do celé terciální sféry. I zde platí obecné pravidlo ekonomické prosperity, přičemž výstupy jsou hodnoceny v prvé řadě dvěma základními

parametry

–

cenou

a

jakostí.

Splnění

požadavků

na

dosažení

konkurenceschopnosti v obou těchto směrech vyžaduje kromě jiného neustálou inovaci znamenající aplikování nových principů v rozhodování a řízení výrobních procesů. Přitom prvotním údajem pro zahájení jakékoliv činnosti je zpravidla důkladná analýza trhu. I tento fakt podporuje nezbytnost rozvoje vzdělávacího procesu do interdisciplinárního charakteru, což je dalším charakteristickým rysem současného vývoje. Ne nadarmo se objevují stále častěji podložená tvrzení, že zaměstnanecký kapitál firmy představovaný jejím vědomostním potenciálem je nejcennější strategickou silou a současně i nástrojem pro konkurenční schopnosti i perspektivy dalšího rozvoje.

2. TECHNOLOGICKÁ INTEGRACE V MIKROELEKTRONICE Neustále rostoucí požadavky trhu na parametry elektronických zařízení a systémů přibližují stále více nároky na technické řešení spojené s uživatelským komfortem a spolehlivostí na straně jedné a nízkou cenou na straně druhé. Obrazně a zjednodušeně řečeno, má-li být každý nový výrobek úspěšný, musí mít jakost srovnatelnou a cenu pokud možno nižší, než výrobky konkurenční. Tato skutečnost vyvolala v posledních letech nutnost změnit přístup k řešení konfigurace výrobních procesů, založenou na novém pojetí technologie, a to jak po obsahové (kvantitativní) stránce, tak i po stránce významové (kvalitativní). Obě tyto části však spolu úzce souvisí a ve svém důsledku znamenají, že technologie přestala být popisnou vědou založenou pouze na mechanických a chemických proměnách látek a materiálů, jak byla chápána dlouhá léta v minulosti. Do okruhu působnosti moderního pojetí technologie vstupují nové aspekty spojující stále více oblasti vědy a výzkumu, výroby a také užívání (aplikací). Stále více nabývá na významu sledování jakosti ale současně i nákladů, s čímž úzce souvisí další parametry, jako např. produktivita či výtěžnost výrobního procesu. Tím dochází k vytvoření úzké vazby technologie na ekonomiku. Vše nasvědčuje tomu, že technologie v obecném pojetí se dnes stala aplikovanou vědou, a to již nejen technickou, ale i společenskou. Z pohledu výroby elektronických zařízení vyžadují tyto nové skutečnosti zásadní změny v přístupu a myšlení všech subjektů zúčastněných v technologickém procesu. To znamená, že stále významnější roli sehrává osobní odpovědnost a přístup každého jedince zapojeného v procesu, přičemž odpovědnost roste s výší jeho postavení v dané hierarchii. Základním předpokladem ekonomického úspěchu je vytvoření odpovídajícího prostředí pracujícího podle organizačního systému pro řízení všech činností potřebných ke vzniku každého nového výrobku. Proto je třeba aby každý jedinec byl schopen rozhodovat v průběhu dílčích řešení na základě daleko širších souvislostí a na základě daleko širšího spektra informací a znalostí, než tomu bylo v minulosti. To znamená, že musí umět pracovat s informacemi, což znamená že musí být schopen získávat potřená data, tyto správně vyhodnocovat a co je nejdůležitější dokázat je také účinně využívat. Nové pojetí technologie v elektronice vychází z vývoje procesu integrace, jež se však v tomto případě netýká pouze technologie polovodičových integrovaných obvodů, ale je rozšířena na celý systém a sahá až do rámce samotného technologického procesu, jak je

znázorněno na obr. 1. Pojem technologická integrace spojuje v elektronice celou řadu dříve samostatných oblastí, jež jsou dnes propojeny datovými soubory, předpisy, protokoly apod., které jsou nezbytné k úspěšnému řešení každého výzkumného, vývojového nebo výrobního úkolu. Je to vlastně neustále se větvící řetězec informací, vyžadující pochopení a respektování řady vzájemných souvislostí, jež se odvíjí od počátečního průzkumu trhu, přes vývoj a návrh, výrobu, užívání, servis, až po samotnou likvidaci každého výrobku.

Obr.1 Znázornění jednotlivých složek technologie z pohledu technologické integrace Výše míry pochopení aplikace těchto nových skutečností je strategicky neobyčejně významná a má přímé ekonomické důsledky. Z obr. 1 je dobře patrné, že výrobní proces je formován celou řadou požadavků, počínaje průzkumem trhu, a konče řešením způsobu likvidace každého výrobku. V přípravě samotného výrobního procesu existují tři důležité hlediska – návrh, výběr typu komponent a volba montážní technologie, přičemž žádná nemá prioritu. To je dáno tou skutečností, že stupeň integrace dosáhl takové míry, že rozhodování o konečném řešení se posouvá stále více k finálnímu výrobci, ba dokonce k uživateli. Z uvedeného vyplývá, že jednotlivé části jsou vzájemně propojeny a při opomenutí nebo

podcenění

zdánlivě

zanedbatelných

maličkostí

v jedné

oblasti

může

dojít

k nenapravitelným negativním důsledkům v ostatních oblastech, především pak ve výrobě. ___________________________________________________________________________ Otázky: 1) Co je to technologická integrace ? 2) Jaké jsou součásti technologické integrace ? ___________________________________________________________________________

3. ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY Elektronické součástky se dnes vyskytují v nejrůznějších formách a tvarech, jež jsou často přizpůsobeny konkrétním aplikacím. Proto je třeba je spojovat vždy s řešením určitého obvodu, zařízení či systému. Snahou je integrovat pasivní součástky do pouzdra, a takový celek se nazývá SOP – System on Package (systém v pouzdře) nebo na substrát resp. čip, potom se jedná o SOC – System on Chip (systém na čipu). Z toho je patrné, že konstrukce každé součástky je stále více spojována s jejím provedením – pouzdrem. Elektronické součástky dělíme z obvodového hlediska na. •

Pasivní

•

Aktivní

3.1 Pasivní součástky Pasivní součástky jsou a budou nezbytnou součástí elektronických systémů. Nahlédneme-li do některého elektronického systému (osobní počítač, mobilní telefon, televizní kamera či přijímač a pod.), na první pohled lze rozpoznat několik integrovaných obvodů a nemalý počet pasivních součástek. Odhadovaný poměr pasivních součástek ku polovodičovým součástkám je kolem 20 : 1. Proto jsou právě pasivní součástky jednou z cest snižování hmotnosti, rozměrů a také ceny. Jejich integrace musí rovněž následovat trendy obecného vývoje, což je i zvyšování spolehlivosti pasivní sítě (menší počet pájených spojů), lepší elektrické vlastnosti (nižší parazitní ztráty) a snížení nákladů pro montáž. Existují dvě cesty naplňující uvedené požadavky, jimiž jsou: •

snižování rozměrů

•

vývoj nových konstrukčních řešení.

Pasivní součástky můžeme dělit podle různých kritérií ale nejčastěji je používáno dělení podle způsobu provedení: - diskrétní klasické - diskrétní čipové - integrované - vrstvové (TLV nebo TV) - polovodičové (difúzní nebo implantované) - včleněné (např. jsou součástí pouzdra) - pole, matice (Arrays) - sítě (Networks)

Rezistory, jsou pasivní součástky vyznačující se schopností absorbovat určitý elektrický výkon, který je úměrný hodnotě jejich elektrického odporu – viz Ohmův zákon. Jsou realizovány s pomocí odporových materiálů, jako jsou uhlíkové, cermetové, oxidové a jiné vrstvy či tělesa, nebo také dráty. Technologie výrobního procesu je nejčastěji tlustovrstvá (nevakuová) nebo tenkovrstvá (vakuová). Kondenzátory jsou pasivní součástky vykazující schopnost hromadit náboj – viz Coulumbův

zákon.

Stěžejním

materiálem

kondenzátoru

je

dielektrikum,

jež

je

charakterizováno řadou parametrů, např. permitivitou. Pro dielektrikum se používají keramické materiály (typ I, II a III), slída, plastové materiály (polyester a polystyren) a také oxidy (např. hliníku či tantalu). V mikroelektronice se využívají kondenzátory aditivním způsobem nazývané výstižně vrstvové, jež jsou realizovány tlustovrstvou či tenkovrstvou technologií. Induktory jsou nazývány často cívky, neboť jsou většinou vinuty či alespoň uspořádány do spirálového tvaru. Lze je charakterizovat jako zásobníky magnetické energie. Permeabilita je vlastnost materiálu působící jako měrná magnetická vodivost. V mikroelektronice se využívají tzv. plošné cívky, budˇrealizované tlustovrstvou či tenkovrstvou technologií, nebo přímo na plošných spojích. Významným mezníkem v trendu snižování rozměrů pasivních součástek je zavedení technologie povrchové montáže, kde v závěru 70. let byl nejrozšířenějším rozměrem čip kvadrátového tvaru označovaný jako typové provedení 1206 (3 mm x 1,5 mm) [ 1 ]. O deset let později to již byl typ 0805 (2 mm x 1,2 mm) a dnes je již běžně používán typ 0603 (1,5 mm x 0,75 mm) a 0402 (1 mm x 0,5 mm). Dále se začíná sledovat typ 0201 (0,5 mm x 0,25 mm), jehož masové využití lze předpokládat v blízké budoucnosti a hovoří se také o typu 01005 (0,25 x 0,125) mm. Druhou cestou je vznik nové generace pasivních součástek, jež budou přímo integrovány do nových typů substrátů, jak je naznačeno na obr. 6. Rozhodující roli zde sehrává vývoj nových materiálů, a to jak pro substráty, ať už anorganické (korund, nízkoteplotní keramické směsi), nebo organické (dosud známé epoxidy, polyestery, kyanidestery, polyimidy, polytetrafluoretyleny, i nově vyvíjené

např. tekuté polymerní

krystaly), tak i pro samotné pasivní součástky. Zde se jedná o nové typy vodivých a dielektrických materiálů, včetně polymerních, aplikovaných tenkovrstvou a tlustovrstvou technikou.

Pasivní součástky zůstanou nezbytnou součástí příštích generací elektronických obvodů a systémů. Je však možné očekávat jejich další miniaturizaci a nástup nových typů materiálů pro jejich výrobu. ___________________________________________________________________________ Otázky: 1) Čím se vyznačují pasivní prvky a jak je rozdělujeme ? 2) Jak se liší jednotlivé provedení odporů a kondenzátorů ? 3) Co vyjadřuje označení součástky0805 a o jakou součástku se jedná ?

3.2 Polovodičové součástky Hlavní částí polovodičových součástek jsou polovodičové čipy, na nichž je realizována polovodičová struktura zajišťující požadovanou elektrickou funkci. Vývoj polovodičových čipů pokračuje od šedesátých let takovou intenzitou, že hustota prvků na čipu se zvyšuje každých deset let přibližně stokrát. Jedním z hlavních důvodů je neustálé zdokonalování litografických procesů při výrobě polovodičových čipů, kde je dnes již běžně ve výrobě zvládnuto rozlišení 0,18 µm. Tyto skutečnosti, spolu se stále vyšší čistotou výchozího polovodičového materiálu (převážně křemíku), při standardním průměrem waferu 200 mm (v nedaleké budoucnosti lze očekávat přechod na 300 mm), umožňují nadále zvyšovat také rozměry čipů, a vytvářet stále složitější obvody. Zatímco na začátku 70. let byl typický rozměr čipu (3 x 3) mm, o dvacet let později to již bylo (1 x 1) cm. Nyní např. čip paměti DRAM s kapacitou 16 Gbit má rozměr (1,6 x 3) cm, mikroprocesory pak i více, a v blízké budoucnosti se očekává ještě další nárůst rozměrů (předpokládají se plochy čipů několik desítek cm2 ) . S rostoucí hustotou a velikostí čipů dochází ke zvyšování počtu prvků na čipu (ať už tranzistorů, hradel či dalších funkčních bloků). U procesoru Pentium III již počet prvků na čipu přesáhl hranici deseti milionů, a u dalších typů se neustále zvyšuje. Tato skutečnost s sebou přináší i změnu dalších parametrů, jako je např. nárůst ztrátového výkonu na čipu, zvyšování

maximální

hodnoty

pracovního

kmitočtu,

ale

co

z konstrukčního hlediska také stále větší počet vývodů, jak je patrné z tab. I.

je

důležité

Tab. I. Některé charakteristické parametry znázorňující vývoj čipů v letech 1992 až 2004 Rok

1992

1995

1998

2001

2004

max. 250

max. 400

max. 600

Litogr. rozlišení (µm) Max. ztrátový výkon (W)

0,5

0,35

0,25

≈ 800 0,18

≈ 1000 0,12

10

15

30

40

40 – 120

Kmitočet (MHz) Počet vývodů max. Cena waferu ($ za cm2)

120 400 4,20

200 620 3,90

350 1200 3,75

700 2000 3,65

? GHz 3500 3,60

Parametr Velikost čipu (mm2)

Z parametrů uvedených v tab.I., jež je třeba považovat za informativní, je zřejmý rostoucí trend kvalitativního vývoje parametrů čipů prakticky ve všech směrech, což však nemusí být rozhodující pro konečné parametry elektronického systému v němž čipy pracují. Tato skutečnost je dobře patrná u kmitočtu, kde po připojení čipu na substrát poklesne pracovní kmitočet sytému přibližně na polovinu hodnoty dosahované na samotném čipu. To souvisí s řadou faktorů týkajících se nejen samotného provedení čipu (např. uspořádání vývodů), ale také se způsobem jeho montáže do pouzdra resp. na substrát, a v konečné fázi i s celkovým řešením propojení jednotlivých čipů mezi sebou a s ostatními pasivními prvky. Dnes je k dispozici celá řada polovodičových součástek - čipů. Každý je určen pro konkrétní použití podle příslušné specifikace. Základ čipu tvoří polovodičová destička, nejčastěji z křemíku, do jehož objemu je vytvořena vlastní struktura. Na povrchu je čip chráněn oxidovou vrstvou, na níž jsou umístěny vodivé plošky – kontakty pro připojení čipu do obvodu. Provedení kontaktů a tedy I připojení do obvodu může být různé. Při výrobě polovodičových čipů se používají především následující technologické operace: -

epitaxe (vytvoření definovaných polovodičových vrstev s vodivostí typu p nebo n) oxidace (vytvoření izolačních, ochranných, pasivačních a dielektrických vrstev) difúze (dotování polovodičových materiálů, vytváření PN přechodů) iontová implantace (velmi přesné dotování a vytváření PN přechodů) litografie (vytváření masek pro dosažení požadované struktury na čipu) naprašování a vakuové napařování (vytváření vodivé sítě a kontaktů)

Jedním z určujících parametrů hodnotících příslušnou technologii používanou při výrobě polovodičových čipů dnes je litografické rozlišení někdy nazývané rozlišovací schopnost. Ta vyjadřuje nejmenší možný rozměr čára-mezera, jenž je možné využít při

realizaci polovodičové struktury. V současné době se standardem

stala technologie

označovaná 0,18 µm. ___________________________________________________________________________ Otázky: 1) Co je to wafer a jakých dosahuje rozměrů ? 2) Jak se vyvíjelo litografické rozlišení v polovodičové technologii ? 3) Jaký rozdíl je mezi oxidací, iontovou implantací a naprašováním ?

3.3 Ostatní součástky Mezi ostatní součástky lze zařadit filtry, relé, spínače a vypínače, konektory, baterie, reproduktory. Dnes existuje nepřeberné množství těchto komponent, od nejrůznějších výrobců, jež jsou často určeny pro konkrétní typ aplikace. Jsou řešeny buď s drátovými nebo kolíkovými vývody pro pájení na plošné spoje, nebo s kontaktními ploškami pro povrchovou montáž.

3.4 Vývoj v pouzdření moderních elektronických součástek Průmyslové odvětví elektroniky se vyznačuje charakteristickými znaky vývoje, jež stále více sledují požadavky trhu. Zákazník se tak stává jedním z prvních článků určujících nové směry vývoje. I když výčet požadavků či jejich priorita se může lišit dle různých hledisek, ze světového pohledu lze najít některé společné znaky vývoje, jež lze pro blízkou budoucnost charakterizovat vývoj v elektronice následujícími trendy: •

CMOS – Complementar Metal Oxide Semiconductor (logické obvody realizované unipolárními tranzistory) zůstane základní a pravděpodobně i vůdčí technologií při realizaci polovodičových čipů

•

hlavním technologickým cílem bude zvyšování hustoty integrace a snižování ztrát energie

•

nové materiály a inovace v materiálových vědách bude mít stále důležitější a hlubší význam

•

rozhodující roli v tržních mechanizmech převezmou informační systémy

•

mikroelektronický trh poroste přibližně dvojnásobně rychleji něž trh elektronický

•

vzdělávání bude mít stále více interdisciplinární (mezioborový) charakter

Na druhé straně avizovaný vývoj nemůže být nekonečný, a proto lze předpovědět i některé limitující skutečnosti. Jsou to především: •

zmenšování rozměrů polovodičových struktur nepůjde pod rozměr velikosti atomů

•

rychlost signálu nepřekročí 20 cm/ns

•

pro elektrickou izolaci mezi prvky bude nutné počítat s tloušťkami alespoň několik nm Z konstrukčního hlediska jsou dnešním standardem řešení koncepce nejen mobilních

telefonů, ale téměř všech elektronických systémů včetně počítačů jednotlivé vícevrstvé desky plošných spojů, na nichž jsou připojovány a propojovány součástky v různých pouzdrech. To znamená, že dnes je z konstrukčního hlediska důležitější namísto samotného čipu provedení pouzdra. Pouzdra dělíme do následujících skupin:

A. Pouzdra s páskovými vývody Do této skupiny pouzder patří miniaturní plastická pouzdra v provedení Dual in Line (DIL), někdy také nazývaná Dual In-line Package (DIP) s vývody na dvou protilehlých stranách, označovaná ve zmenšeném provedení pro povrchovou montáž SO (Small Outline), dále plochá čtvercová nebo obdélníková plastická pouzdra s vývody na čtyřech stranách označovaná QFP (Quad Flat Pack), a tzv. čipové nosiče označované CC (Chip Carrier). Tyto jsou v provedení s páskovými vývody převážně plastické PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), výjimečně pak keramické CLCC (Ceramic Leaded Chip Carrier). Jednotlivé typy znázorňuje obr. 2.

a)

b)

c)

Obr. 2. Pouzdra integrovaných obvodů s páskovými vývody používaná v technologii povrchové montáže a) SO pouzdro DIL b) pouzdro PLCC c) pouzdro QFP V současné době existuje značný počet nejrůznějších rozměrů a typů pouzder, což je způsobeno skutečností, že řada z nich byla vyvinuta pro určitý typ čipu a určitou aplikaci. Pro vlastní montáž do obvodu jsou rozhodující tvar a rozteč vývodů.

Pouzdra DIL s vývody pro montáž do děr (rozteč 2,54 mm) vykazují s nárůstem počtu vývodů také neúměrný nárůst celkové plochy. U pouzder s větším počtem vývodů než 20 je již efektivita pouzdření velmi nízká. Rozšířeným pouzdrem s větším počtem vývodů, určeným pro montáž do děr nebo do patice, je PGA (Pin Grid Array). Toto pouzdro bylo vyvinuto pro hradlová pole a procesory v počítačích. Má čtvercový tvar a umístění kolíkových vývodů na spodní straně základny Běžně používanou rozteč 2,54 mm lze však ztěží snižovat, neboť v souvislosti s velkým počtem otvorů na malé ploše by mohlo dojít k růstu mechanického namáhání (především při zvýšení teploty), a tím i ke snížení spolehlivosti. Z toho lze usoudit, že pouzdra s vývody určenými pro montáž do děr dosáhla svého vrcholu a nelze předpokládat jejich další miniaturizaci. V technologii povrchové montáže se používají pro pouzdra integrovaných obvodů dva typy vývodů, a to více rozšířené Gull Wing nazvané podle tvaru podobajícímu se křídlu letícího racka (pro pouzdra SO, QFP a v některých případech i pro PLCC), a dále tak zvané J Lead (především pro pouzdra PLCC) blížící se svým tvarem písmenu J zahnutému k tělu pouzdra, jak je patrné z obr. 3. Provedení vývodů charakterizované jejich tvarem a roztečí je určující pro návrh pájecích ploch, jejich kvalita pak pro jakost a spolehlivost pájeného spoje a s tím i celého obvodu.

a) Obr. 3. Dva typy páskových vývodů používaných v povrchové montáži pro pouzdra integrovaných obvodů a) J Lead b) Gull Wing

b)

Je zřejmé, že vývoj v oblasti systémů vývodů pouzder směřuje neustále ke snižování rozteče mezi vývody. V samotném počátku používání technologie povrchové montáže došlo při zavedení pouzder SO ke snížení rozteče z mnoho let používaných 2,5 mm na 1,25 mm a dnes existují již pouzdra s roztečí 0,5 mm a méně. Menší rozteče vývodů s sebou přináší i jejich stále větší náchylnost ke svévolnému ohnutí, a tím i ke zničení pouzdra. Používat pouzdra s vychýlenými vývody je nepřípustné především z pohledu spolehlivosti pájených spojů. Kritické je především ohnutí krajních vývodů u rohu pouzdra. To může být příčinou nezapájených spojů. Ohnutí vývodů může být buď v laterárním (horizontálním) směru, což naruší rozměry roztečí, nebo ve vertikálním směru, což způsobí narušení koplanarity (rovinnosti). To je zvláště nepříjemné, neboť je běžnou optickou kontrolou obtížně postřehnutelné.

B. Pouzdra s kontaktními ploškami Pouzdra pro čipy integrovaných obvodů se používají ve dvou základních provedeních. V předešlé kapitole byly zmíněny čipové nosiče (CC) s vývody typu J Lead nebo Gull Wing. Stejný typ pouzder je používán i v tak zvaném „bezvývodovém“ provedení, buď jako keramická pouzdra LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier) nebo plastická pouzdra LPCC (Leadless Plastic Chip Carrier). Celkový pohled na pouzdro LCCC resp. LPCC a srovnání délky propojovacích vývodů uvnitř pouzdra s provedením DIL je znázorněno na obr. 4. Vývody pouzdra CC jsou vyvedeny z vnitřního prostoru pouzdra do tvarovaných drážek na bočních stranách a protaženy až na jeho spodní základnu. Uvnitř pouzdra může být umístěn jeden i více čipů, které jsou připojeny některou ze známých metod, ultrazvukovým nebo termokompresním kontaktováním. Vzhledem k tomu, že montáž čipů je prováděna často samotným uživatelem, může být v řadě případů stěžejní operací právě pouzdření, jež musí zajistit dostatečnou ochranu čipu. V některých aplikacích je požadováno hermetické uzavření. V takovém případě se používá u keramických nosičů varianta s kovovým pozlaceným víčkem pájeným zlatocínovou pájkou na kovový rámeček vytvořený na povrchu keramického pouzdra, nebo s keramickým víčkem pájeným přímo skelnou pájkou. Pro méně náročné aplikace s plastickými nosiči se používá jednoduchý způsob uzavření zalitím epoxidovou pryskyřicí. V takovém případě však není pouzdro hermetické.

Počet vývodů 18 24 40 64 (a)

Pokovení

(b)

Poměr nejdelšího vývodu k nejkratšímu CC : DIL 1 : 2 1 : 4 1 : 5 1 : 6 (c)

CC

DIL

Obr. 4. Čipový nosič v provedení bez páskových vývodů a) celkový pohled b) detail provedení vývodů c) srovnání s pouzdrem DIL

Čipové nosiče s kontaktními ploškami mají čtvercový nebo obdélníkový tvar s počtem vývodů od 18 do 156 (jen zřídka více). Vývody jsou rozmístěny pravidelně na všech čtyřech stranách pouzdra a jejich rozteč je 1,25 mm a méně. Hlavní předností pouzder CC oproti pouzdrům s páskovými vývody jsou kratší vzdálenosti vodičů pro propojení čipu se substrátem, a s tím lepší elektrické vlastnost, především menší parazitní odpor a indukčnost (viz obr. 4c). Výhodou je také možnost umístění více polovodičových čipů uvnitř jednoho pouzdra včetně jejich vzájemného propojení.

C. Pouzdra s kulovými vývody Zásadní obrat a s tím také rozvoj v této oblasti nastal se změnou filozofie jejich použití. Tou se stala nutnost připojit polovodičové čipy s velkým počtem vývodů na co nejmenší ploše substrátu. Tak došlo k rozvoji tohoto principu nejen u samotných čipů, ale i u pouzder. S postupem času vznikla dnes stále více používaná pouzdra BGA (Ball Grid Array) a CGA (Column Grid Array), u nichž je kulový tvar vývodu nahrazen tvarem sloupkovým. Řešení s vývody umístěnými na spodní straně pouzdra umožňuje jedinou operací připojit na substrát pouzdro s několika desítkami až stovkami vývodů.

Elektrody (kontakty) kulového tvaru jsou propojeny se systémem vývodů, k němuž se kontaktuje polovodičový čip, tak jako v případě čipových nosičů. Uspořádání vývodů dává dostatečný prostor pro jejich bezpečnou rozteč (obr. 5). Průměr kuliček je od 0,6 mm do 1 mm a základním materiálem je pájka PbSn. Jádro kuličky tvoří pájka Sn10Pb90 (s bodem tavení 219 0C) a obal Sn37Pb63 (bod tavení 184 0C), což umožňuje při pájení přetavením plastické vytvarování a vytvoření spolehlivého spoje. Pro aplikace vyžadující vysokou spolehlivost jsou vyvíjeny vývodové systémy s povrchovou úpravou drahými kovy (např. Pd). Montáž čipu do pouzder se provádí ultrazvukovým kontaktováním a následné připojení samotného pouzdra na substrát pak prostřednictvím pájení přetavením. Předpokládá se rovněž připojování s pomocí vodivého lepidla naneseného na kontaktní plochy substrátu předem metodou sítotisku. Pouzdra BGA vznikla původně jako korundová (Al2O3), nazývaná také LGA (Land Grid Array), ale současná pozornost je soustředěna k provedením z osvědčených plastických materiálů FR4 nebo FR5.

vodivé lepidlo

kulové vývody vícevrstvá DPS

termokomp. Au spoje čipy

1.2 mm

0.5 mm

1.1 - 1.5 mm

FR 4

podhled

Obr. 5. Schématické znázornění pouzdra BGA

epoxy (překrytí)

SnPb s 2% Ag eutektická pájka

nepájivá maska

a) základní princip b) řez pouzdrem

Požadavky na přesnost rozměrů a rozteče vývodů

jsou stanoveny na základě

dosažení očekávané spolehlivosti. Je udávána povolená tolerance rozměrů ±30 µm, přičemž kontaktní ploška na substrátu má průměr rovný 0,8násobku hodnoty odpovídající průměru kuličky (při průměru pájkové kuličky vývodu 760 µm je rozměr strany kontaktní plošky na substrátu 635 µm). Z praktického pohledu lze dojít k závěru, že oproti pouzdrům s páskovými vývody se projeví úspora místa na substrátu již od provedení pouzder s 16 vývody a s narůstajícím

počtem vývodů se úspora dále zvyšuje. Navíc v pouzdru BGA může být umístěno i více čipů. Byla také ověřena možnost montovat do těchto pouzder i polovodiče v provedení Flip Chip nebo TAB. Příklad dokumentující efektivnost tohoto typu pouzder je uveden v tab. II. Tabulka II Srovnání počtu vývodů pouzder QFP a BGA ___________________________________________________________________________ Typ pouzdra Rozměry pouzdra (mm) Plocha pouzdra (mm2 )

Rozteč vývodů (mm)

Počet vývodů

___________________________________________________________________________ QFP 20 x 20 400 0,5 148 BGA 20 x 20 400 1,27 225 ___________________________________________________________________________

Nejdůležitější přednosti pouzder BGA oproti pouzdrům s páskovými vývody jsou: - úspora místa, - lepší manipulace a snížené nebezpečí poškození, - snadnější montáž resp. nižší zmetkovitost při jejich aplikaci, lepší elektrické vlastnosti (parazitní indukčnost zpravidla nepřesahuje 1 nH a parazitní kapacita 0,2 pF), - relativně jediném pouzdře.příznivé teplotní vlastnosti (chlazení), - možnost využití konvenčních zařízení pro montáž, - možnost umístění více čipů v pouzdře.

Otázky: 1) Popište princip pouzder s páskovými vývody a jejich typy. 2) Jaký je základní princip pouzder s kontaktními ploškami? 3) Jaký je rozdíl mezi kulovým vývodem a bumpem a z jakého je převážně materiálu? 4) Jaké výhody přináší CC oproti DIL ? 5) Jaké materiály se používají pro pouzdra BGA ?

3.5 Vývoj v pouzdření systémů Na základě uvedených skutečností a ze současného vývoje je zřejmé, že řešení konstrukce moderních elektronických systémů představuje komplexní soubor vzájemně souvisejících požadavků, jež neřeší jen samotnou ochranu čipů, ale i veškeré systémové aspekty ovlivňující elektrické parametry (jako je pracovní kmitočet), mechanické provedení (včetně chlazení), a také nezbytnou vysokou spolehlivost. To vše je předmětem dnes do popředí vystupující oblasti nazývané Packaging and Interconnection. V posledních letech dokonce vznikl obor, jenž se zabývá pouzdřením elektronických systémů v tom nejširším slova smyslu, to znamená nejen ochranou samotných součástek, ale i tepelnými, elektrickými a mechanickými vlastnostmi.

Obr. 6. Jedno z možných řešení další generace integrovaných mikroelektronických systémů

Termín

Packaging and Interconnection

nelze

přeložit doslova a za výstižný

ekvivalent lze považovat výraz „pouzdření a integrovaná montáž“. Jedná se totiž nejen o integraci na samotném polovodičovém čipu, ale i o integraci mezi čipy a ostatními součástkami, včetně mechanické ochrany. Příkladem jsou multičipové moduly (Multi Chip Module - MCM) představující jednu z progresivních generací integrovaných systémů. Je zřejmé, že v budoucnu se bude oblast integrovaných obvodů řešící integraci na polovodičovém čipu s oblastí integrované montáže stále více přibližovat.

Otázky: 1)Vysvětlete pojem „Interconnection and Packaging“. ___________________________________________________________________________

3.6 Další vývoj v oblasti pouzdření Aktuálním problémem je v současné době spolehlivé a ekonomické řešení připojení polovodičového čipu na substrát, jež by nemělo zhoršovat elektrické parametry samotného čipu. Na obr. 7. je znázorněn všeobecný trend ve vývoji pouzder integrovaných obvodů. Zde je patrný přechod od prvních pouzder integrovaných obvodů pro povrchovou montáž typu SOIC (pouzdra DIL s roztečí vývodů 1,25 mm), k pouzdrům Fine Pitch (rozteč vývodů méně než 1 mm). Zde byla zpočátku používána především pouzdra s vývody na všech čtyřech

stranách označované QFP, a s postupem času se objevily plochá pouzdra čtvercového tvaru s celoplošně řešenými vývody na spodní straně nazývaná BGA. Dnes se stále více uplatňuje provedení CSP (Chip Size Package) a v budoucnosti se předpokládají provedení s přímým připojováním čipu na substrát označované DCA (Direct Chip Attach).

80

60

vývody na okraji pouzdra

vývody na spodní straně pouzdra

MCM 3D

hustota prvků na čipu [ %]

40

rozteč vývodů 1,25mm <1,25mm BGA SOIC

Flip Chip

QFP

CSP

20

1985

1990

1995

2000

2005

rok

Obr. 7. Znázornění trendu vývoje pouzder v technologii povrchové montáže

Ve většině elektronických zařízeních můžeme rozlišit čtyři základní druhy polovodičových součástek ve formě integrovaných obvodů: • • • •

mikroprocesory (Microprocessor), zákaznické integrované obvody (Application Specific Integrated Circuit - ASIC), paměti CACHE , hlavní paměti. Například osobní počítač většinou obsahuje jeden mikroprocesor, několik cache

pamětí (SRAM), několik ASIC obvodů pro video, zvuk, řídící obvody (např. pro I/O, paměti, ovládání sběrnic atd.) a hlavní paměť (ROM, DRAM). Mikroprocesory budou brzy vyžadovat pouzdra s počtem vývodů až několik tisíc, umožňující pracovní frekvence přesahující 1000 MHz. Očekává se, že moduly SRAM jako cache paměti budou pracovat na stejných frekvencích jako mikroprocesory. A čipy zařízení ASIC budou pracovat s kmitočtem několika set MHz a s počtem vývodů běžně kolem 800. Některé čipy pro telekomunikační zařízení,

řešené jako ASIC potřebují i více než 1000 vývodů. A pro dynamické paměti platí známý Moorův zákon, kdy počet tranzistorů na čipu se každých 18 měsíců zdvojnásobuje.

Obr. 8 Znázornění aplikačních oblastí různých typů pouzder (vztaženo na počet vývodů)

Pouzdra typu TSOP (Thin Small Outline Package, PQFP (Plastic Quad Flat Package) Z uvedených skutečností je zřejmé, že dochází k různým požadavkům na provedení pouzdra podle typu aplikace, jak je patrné z obr. 8. Dlouho používaná pouzdra s vývody na dvou protilehlých stranách v provedení DIL a na ně navazující provedení pro povrchovou montáž SOIC, nemohou vzhledem k omezenému počtu vývodů splnit tyto požadavky. Proto se objevují pouzdra s vývody na všech čtyřech stranách označovaná QFP. Tyto se staly ekonomicky příznivou variantou pro řadu aplikací v technologii povrchové montáže. Jejich použití je rozšířené zvláště pro aplikace ASIC a pro mikroprocesory s nižším výkonem a menším počtem vývodů. Běžně se používají v provedení 208 vývodů (rozteč 0,5 mm, 28 mm velikost strany pouzdra); 240 vývodů (rozteč vývodů 0,5 mm, 32 mm velikost strany pouzdra) a dokonce 304 vývodů (rozteč vývodů 0,5 mm, 40 mm velikost strany pouzdra).

Pouzdra TSOP (Thin Small Outline Package) mají navíc velmi nízký profil a byly původně navrženy pro paměťové moduly SRAM, DRAM, ale později se začaly používat i pro ostatní typy obvodů. Další vývoj v technologii BGA (Ball Grid Array) Existuje několik různých druhů pouzder BGA, jež se liší v prvé řadě použitým materiálem nosného substrátu. Podle něj můžeme rozlišit pouzdra CBGA (keramický substrát), MBGA (s kovovou vrstvou) a PBGA (plastová). Vlastní čip může být připojen také různými technikami: kontaktovacím drátkem (ultrazvukem nebo termosonicky), pomocí TAB provedení nebo jako Flip Chip. Okolo 90% integrovaných obvodů se vyrábí s periferním uspořádáním vývodů na jedné straně plochy čipu, a tak je nezbytné použít „redistribuční“ vrstvu, která převede toto uspořádání v pole vývodů (Area Array). Vlastní provedení součástky BGA je realizováno vytvořením souboru pájkových kuliček na spodní straně (základně) pouzdra. Tímto uspořádáním vývodů (Area Array) oproti vývodům na čtyřech (dvou) stranách pouzdra je možno dosáhnout u stejného rozměru pouzdra většího počtu vývodů, nebo při stejném počtu vývodů a stejné ploše čipu jako v provedení pouzdra QFP je rozteč vývodů u pouzder BGA výrazně větší (vyšší spolehlivost). Další významnou vlastností je schopnost samovystředění (selfaligment) těchto součástek při pájení přetavením.

Obr. 9 Příklad provedení pouzdra BGA a) plastické b) keramické Jak je vidět na obr. 9, pouzdra CBGA, MBGA splňují požadavky pro aplikace ASIC a mikroprocesory s vysokým počtem vývodů (i více než 500), s velkým výkonem i s vysokým

pracovním kmitočtem. Tyto přednosti jsou však prozatím vykoupeny poměrně vysokými náklady. Pro malé rozteče vývodů a jejich omezený počet u pouzder PQFP a vysoké náklady u pouzder typu CBGA, MBGA a TBGA se zdá na první pohled efektivní použití pouzder PBGA, jež je možné realizovat s počtem vývodů mezi 250 až 600. Hlavním rozdílem mezi pouzdry PQFP a PBGA je, že PQFP mají „leadframe“ zatímco PBGA má

základnu

z organického materiálu. „Leadframe“ je standardizován již několik desítek let, zatímco základny u PBGA jsou navrhovány převážně zákaznicky, což sebou nese nesrovnatelně vyšší náklady. Proto masovější využití těchto pouzder vyžaduje standardizaci základen s vývody, což může napomoci ke snížení nákladů. Je možné rovněž použití těchto pouzder pro Flip Chip provedení s pájkovými vývody (s vysokým počtem vývodů, např. až 1000). Pouzdření typu CSP (Chip Scale Package) Pouzdra CSP (Chip Scale Packages nebo někdy také Chip Size Package) jsou vyvíjena v posledních létech v celé řadě provedení od různých výrobců. I když se tato pouzdra od sebe mohou konstrukčně diametrálně lišit, jejich charakteristickým rysem je splnění dvou požadavků, jimiž jsou: • •

velikost pouzdra se blíží velikosti čipu a nepřevyšuje 1,5 násobek jeho plochy, způsob připojení na substrát musí být kompatibilní s povrchovou montáží.

Obr. 10 Jedno z možných provedení pouzdra typu CSP Pozn.: jsou uvedeny parametry vývodů dle normy JEDEC (USA) a EIAJ (JAPONSKO) Provedení CSP pouzder může vycházet z nejrůznějších realizačních technologií (plošné spoje, tenké a tlusté vrstvy atd.), a proto rozlišujeme dvě základní skupiny, keramické

(anorganické) a laminátové (organické) provedení. Obyčejně se všechny typy vyznačují plochým tvarem a jednoduchou montáží - pájením přetavením. Tato skupina pouzder spojuje výhody přímého připojování čipů s běžnými a osvědčenými způsoby používanými u klasických pouzder, jež jsou zde nahrazena propojovacím elementem (mezistupněm) umožňujícím snadnou a spolehlivou montáž na základní nosnou podložku. Příklad pouzdra v provedení CSP. Jak je patrné z tab. III, existují při realizaci pouzder CSP pro konkrétní aplikace různé kombinace. Tyto se liší jak konstrukčním provedením, tak i použitou technologií. Nejčastěji se dnes používají pouzdra připojovaná na substrát technologií BGA, jež splňují ve většině aplikací dané podmínky, a navíc je zde možné také zajistit požadovanou spolehlivost. Vlastní polovodičové čipy jsou připojeny buď jako Flip Chip, nebo osvědčenými způsoby, t.j. drátkem kontaktovaným ultrazvukem nebo termosonicky, jako je tomu v případě technologie TAB. Možné jsou I další způsoby, např. Kontaktování čipu s pomocí speciální redistribuční vrstvy.

Tab. III. Možnosti realizace pouzder Chip Scale Package Konstrukce pouzdra CSP

Způsob připojení čipu Flip Chip

Drátkové

Integrované vý- Přímé

připojení

připojení

vody(Beam lead) (Wafer level)

Organický nosič (tuhý)

Ano

Ano

Ne

Ne

Keramický nosič

Ano

Ano

Ne

Ne

Vývodový soubor (Lead Frame)

Ano

Ano

Ne

Ne

Drátek na kolík

Ne

Ano

ne

Ne

Prodloužené drátkové vývody

Ano

Ne

Ne

Ano

Pokovený wafer

Ne

Ne

Ano

Ano

Otázky: 1) Co znamená pojem BGA ? 2) Čím jsou charakterizována pouzdra CSP ?

3.7 Multičipové moduly (MCM) Multičipové moduly (MCM) představují novou generaci v integraci elektronických systémů. Hlavním posláním MCM je co nejefektivnější připojení polovodičových čipů do obvodu a také vzájemné propojení mezi čipy a ostatními součástkami včetně pasivních. Jejich přínosem je další zlepšování parametrů a vlastností elektronických systémů, vyplývajících z požadavků trhu, při zachování vysoké spolehlivosti (a současně jakosti). Konečným efektem je také snižování nákladů na celý systém. Podle použité technologie rozdělujeme multičipové moduly do několika skupin, jak je patrné z tabulky IV. .Z tabulky IV je patrné, že multičipové moduly mohou být realizovány různými technologiemi, nebo jejich kombinacemi. Výchozí je typ materiálu použitý pro substrát(y), jenž předurčuje použitou technologii. Potom se v jejich označení MCM-x může objevit na místě x písmeno L (materiál substrátu je laminát), C (keramika), D (křemík) nebo další kombinace DC, LC a pod. To který typ bude v budoucnu převládat je odvislé od jednotlivých výrobců a jejich filozofie, resp. od relace provedení vs. cena, jež je určována požadavky trhu. Tabulka IV. Některé parametry různých provedení multičipových modulů Charakteristická Polovodičová Hybridní Holé čipy na Flip Chip na Vlastnost (Si) technika technika plošném spoji nosném substrátu materiál substrátu

Si

Keramika

Technologie

tenké vrstvy

tlusté a tenké vrstvy AgPd, Pt, Au, Al (10-20µm)

Au, Al, AlSiCu (0,5 – 1,2µm) vývody PbSn60, InAgSn, AuSn velikost kont. Plošek 20 - 100µm materiál vod. Spojů

důležité faktory

Kontaminace tloušťka vrstvy adheze

laminát

Laminát

chemicko-galva- chemicko-galvanické nanášení nické nanášení Au, Ni, Ni/Au, Pd Au, Ni, Ni/Au, Pd (0,1 - 1µm) (0,1 - 1µm) vývody PbSn60, InAgSn, AuSn rozteč 150 - 1500µm 60 – 180µm 160 - 200µm rovinnost kontaminace rovinnost tloušťka vrstvy průhyb drsnost povrchu drsnost povrchu teplotní stabilita průhyb teplotní stabilita nepájivá maska

Příklad multičipového modulu typu MCM-CD je znázorněn na obr. 11. Zde je využito kombinace keramických substrátů majících dobré tepelné vlastnosti

s výhodami

danými realizací signálové části přímo na Si substrátu z důvodu dosažení minimálních parazitních parametrů. Tak je v tomto případě využito nejlepších vlastností obou technologií.

Důležitými parametry multičipových modulů jsou efektivnost pouzdření, elektrický výkon udávaný u výpočetních a řídících systémů v milionech instrukcí za vteřinu (MIPS), spolehlivost a také cena. Právě elektrický výkon, jenž je nepřímo úměrný délce pracovního cyklu řídící jednotky, je závislý nejen na software ale i na technologickém řešení c h la d ič p o u z d ro o d v á d ě jíc í t e p lo

c h la d . p ís t

č ip

2 te n k é v rs tv y n a k e r a m ic e p r o r e d is t r ib u c i s ig n á lu 6 3 v rs te v n a o r g a n ic k é m m a t e r iá lu v s tu p n í a v ý s tu p n í v ý v o d y

Obr. 11. Znázornění principu multičipového modulu MCM-CD

V poslední době se stále více prosazuje jako jedno z nejefektivnějších řešení realizace třírozměrných pouzder 3D. Důvodem jsou stále rostoucí rozměry polovodičových čipů, kde rozměry stran přesáhly 2,5 cm, a v následujících letech je třeba počítat s dalším nárůstem. U tak velkých čipů přestává být jejich planární uspořádání v elektronickém systému efektivní, neboť se výrazně zvětšuje délka propojovacích vodičů mezi čipy a s tím i cesty vedení signálu. To má za následek nárůst nežádoucích parazitních jevů, s tím spojené zvýšené zpoždění signálu, a dále také zhoršení elektrických vlastností, včetně snížení výkonu celého systému. Základním principem 3D pouzdření je technika spojování relativně velkých substrátů s pomocí propojovacích desek, rámečků a dalších konstrukčních prvků, jež se vyznačují velkým počtem vzájemně propojovatelných vývodů ( ty mohou dosahovat několik desítek až tisíc). Přitom musí být splněny dříve uvedené požadavky na integrovanou montáž čipů, včetně zajištění chlazení a kompletní připojení celého systému v příslušné aplikaci. Jako příklad je na obr. 12. uvedena část konstrukce pouzdra na principu BGA o celkovém rozměru (12,5 x 12,5 x 2,5) mm se 48 vývody pro použití v technologii povrchové montáže, tedy určeného pro pájení přetavením. Z obrázku je patrné, že při konstrukci je využit mezisubstrát s vývody uzpůsobenými právě pro pájení přetavením.

Obr. 12. Příklad řešení pouzdra 3D (provedení vývodů typu BGA)

Pouzdření je definováno jako propojení, chlazení a ochrana polovodičových čipů zajišťující funkci v elektronických systémech pracujících v telekomunikačních, výpočetních, spotřebních, automobilových a řadě dalších průmyslových aplikací v souladu s jejich požadavky.

Tab. V. Vývoj v pouzdření čipů Připojení čipu

Wire bonding → TAB → Flip Chip, COB

Připojení pouzdra

PTH → SMT → Fine Pitch SMT → BGA SMT

Jednočipová pouzdra

DIP → QFP → CC → BGA SCM

Vícečipová pouzdra

Ceramic → Film Technology → MCM, 3D, CSP

Problematika pouzdření polovodičových čipů sestává ze dvou základních částí, jimiž jsou připojení resp. propojení čipů do obvodu (Interconnection), a dále ochrana a spolehlivé zajištění funkce čipu (Packaging). S tím je pak spojeno konstrukční řešení resp. provedení montáže (Assembly). Všeobecný trend vývoje v oblasti pouzdření polovodičových čipů je stručně a přehledně zachycen v tab. V.

Pozoruhodnou skutečností je vývoj nosných substrátů, kde elektronika vystačila několik desítek let s technikou plošných spojů. Současně stále rostoucí počet vývodů a jejich zmenšující se rozteč vyvolává nutnost použití takových substrátů, jež zajistí spolehlivost především z následujících hledisek: •

dostatečný izolační odpor

•

stejná tepelná roztažnost mezi substrátem a součástkami

•

zajištění odvodu tepla

•

možnost integrace nejen vodivé sítě, ale i pasivních prvků. Jedním z charakteristických rysů

aplikace všech typů elektronických systémů je

požadavek na vysokou spolehlivost, a to jak výrobní, tak i provozní. Toto je třeba chápat spolu s neustále rostoucími nároky na jakost a cenu, jako nedílnou součást procesu technologické integrace. Splnit všechny tyto požadavky v maximální možné míře vyžaduje systematický přístup k řešení všech dílčích, ale ve skutečnosti souvisejících kroků vyžadujících zpracování celé řady informací. Zde se ukazuje, že nezbytnou součástí technologické integrace v tom nejširším slova smyslu je využití informačních systémů při řízení technologických procesů. Jedná se o účelné získávání, zpracování a využití dat pro řízení, s cílem neustálého zlepšování ekonomických výsledků. Vývoj parametrů pouzdření pro budoucí generace je shrnut v tab. VI.

Tab. VI. Vývoj parametrů budoucí generace pouzdření Současné pouzdření Příští generace pouzdření Rozměr (nominal) 10 1 Efektivita pouzdř. Prac. Kmitočet

8% 100 - 300 MHz

80 % 0,5 – 2 GHz

Cena Spolehlivost

30 USD/inch2 10 ppm

3 USD/inch2 1 ppm

Faktor zlepšení 10 x > 10 x 5x 10 x 10 x

___________________________________________________________________________ Kontrolní otázky: 1) Jaké rozlišujeme typy multičipových modulů ? 2)Proč jsou pouzdra bez drátových vývodů výhodnější než pouzdra DIL ? 3) Jaké jsou hlavní parametry charakterizující pouzdra ? ___________________________________________________________________________

3.8 Polovodičový čip Flip Chip Současný vývoj v oblasti elektronických systémů přináší neustále nové možnosti, a to nejen ve vývoji topologie na samotných čipech, ale také v možnostech jejich připojování. To vyžaduje i nové návrhové prostředky, a s tím i odlišný, mnohem komplexnější přístup návrhářů a konstruktérů moderních elektronických systémů. Tito musí mít alespoň základní znalosti a přehled o aktuálním vývoji a nabízených možnostech. Flip Chip, neboli obrácený čip je svou strukturou podobný klasickým křemíkovým čipům, avšak s tím rozdílem, že vývody jsou vytvořeny ve formě výstupků (nejčastěji kulových nebo sloupkových), a celý čip je pak připojen do obvodu v poloze se stranou nesoucí vývody dolů. Problematiku aplikace Flip Chip lze rozdělit do dvou kroků. jimiž jsou: • •

vytvoření vývodů na vlastním konvenčním čipu montáž čipu do obvodu Ve výrobě se základní kroky realizačního procesu samotné topologické struktury při

výrobě waferu prakticky neliší od klasického postupu až do fáze vytvoření kontaktních plošek (Al nebo Cu). Avšak další operace jsou již podřízeny vytvoření vlastních vývodů včetně nezbytných mezivrstev zajišťujících mechanické i elektrické vlastnosti. Tento postup již nemusí probíhat u samotného výrobce čipů, ale na specializovaných pracovištích typu CM (Contract Manufacturer) nebo přímo u uživatele.

Obr. 13 Znázornění základního principu provedení Flip Chip a) řez čipem b) detail vývodu c) osazený čip na substrátu

Po vytvoření topologické struktury elektrického obvodu v objemu čipu následuje pasivace povrchu, metalizace a vytvoření vodivého podkladu sloužícího pro přípravu a úpravu vlastností vývodů, a nakonec se provádí vlastní metalurgické nanesení vývodů. Nejčastějším způsobem pasivace je provedení s pomocí nitridů a polyimidů, pro vytvoření mezivrstev na

kontaktních ploškách v místech budoucích vývodů se používají různé kovy a jejich kombinace (Ti, Cu, Ni, Cr a Au), a konečně pro vývody jsou hlavními materiály pájky (C4 proces apod.), Au vrstvy (termokomprese), vodivé polymerní materiály (izotropní a anizotropní) nebo zlaté výstupky. Základní princip provedení Flip Chip s vývody pro pájení je znázorněn na obr. 13. Zásadním rozdílem oproti klasickým čipům z hlediska montáže je ta skutečnost, že vývody zajišťují nejen elektrické připojení čipu do obvodu, ale i jeho mechanické uchycení na nosný substrát. Podle typu vývodů se čip připojuje na substrát pájením nebo termokompresí, v poslední době se stává stále aktuálnější i lepení. Výběr optimálního způsobu provedení závisí na celé řadě požadavků a úzce souvisí se spolehlivostí a také minimalizací nákladů pro každý jednotlivý typ aplikace.

Elektrické vlastnosti Základní výhodou Flip Chip oproti ostatním typům polovodičových součástek (SO připojovaných technologií povrchové montáže, DIP připojovaných do děr v DPS, nebo přímo kontaktovaných - Wire Bonded) je podstatně nižší vliv parazitních kapacit a indukčností na parametry obvodu. Přitom je všeobecně známo, že tyto parazitní parametry negativním způsobem ovlivňují výsledné elektrické vlastnosti, především rychlost číslicových obvodů (až o několik řádů). Právě Flip Chip provedení nabízí minimální délku cesty signálu z čipu na substrát (do vlastní vodivé sítě). Náhradní model takového provedení je znázorněn na obr. 14.

Obr. 14. Náhradní obvod pro provedení Flip Chip

Model je sestaven ze sériového a paralelního spojení několika pasivních prvků nahrazujících jednotlivé vlivy působící na cestě signálu, přičemž signál postupuje od zdroje k přijímači. Přitom prochází cestou k vývodu čipu přes odpor Rvýst, jenž se chová na výstupu jako C-L-C článek. Tento vyjadřuje právě vliv samotných vývodů na čipu. Čas pro přenos signálu, resp. čas který potřebuje signál na překonání vzdálenosti z čipu na další aktivní místo je přímo úměrný vzdálenosti a dán vztahem: tz ≈ l ,εr, C, L, kde l je vzdálenost kterou musí signál překonat εr je permitivita vyjadřující vlastnost substrátu C, L jsou kapacita a indukčnost vývodů Typický průměr kulových vývodů se pohybuje kolem 0,2 mm, což je oproti délce drátků přibližně 10x méně (Wire bonding ≅ 2,5 mm). Právě tato skutečnost výrazně ovlivňuje kapacitu a indukčnost vývodů, jak je patrné z tab. VII. Tabulka VII Typické hodnoty kapacity a indukčnosti vývodů Typ vývodu/pouzdra SOIC PGA Wire Bonding TAB Flip Chip

pF 1 1 0,5 0,6 0,1

nH 1 – 12 2 1 - 2 1 - 6 0,01

Další cestu signálu po průchodu vývodem, na substrátu, lze znázornit C-R-L-C článkem, což rovněž nepříznivě ovlivňuje šíření signálu. To je v současnosti také oblastí zvýšené pozornosti z již výše uvedených důvodů. DPS, jež se stává další omezující částí moderních elektronických systémů z pohledu zvyšování rychlosti i miniaturizace nedoznal po několik desetiletí závažnějších změn. Proto je jednou z budoucích cest integrace pasivních prvků do samotného substrátu, což rovněž výraznou měrou přispěje k dalšímu zlepšení elektrických parametrů. Výhledy a perspektivy Flip Chip Je patrné, že provedení Flip Chip představuje kvalitativně nový způsob připojení aktivních polovodičových součástek do obvodu. I když tato technika je známá již od 70 tých let, teprve v poslední době se ukazuje jako jedna z možností vedoucích ke splnění současných

i budoucích požadavků na realizaci elektronických obvodů a systémů. Jedním z hlavních důvodů je vývoj na trhu, jenž požaduje stále důrazněji splnění především následujících požadavků: • • • • •

miniaturizace stále komplexnější a sofistikovanější řešení přenosné provedení vysoká jakost nízká cena

Právě Flip Chip přináší oproti dosud používaným typům polovodičů dobré předpoklady k naplnění těchto požadavků. Je skutečností, že konvenční pouzdra s drátovým připojením čipu zhoršují výrazně elektrické parametry oproti parametrům dosahovaným na čipu, zvláště pak rychlost signálu, která je dnes jedním z nejvíce sledovaných parametrů ve výpočetní technice a u číslicových obvodů vůbec. Koncepce Flip Chip umožňuje daleko lépe uspořádat celkovou strukturu obvodu, neboť čip je připojen přímo pod vlastním rozměrem. Tím se výrazně zlepší efektivita pouzdření (poměr plochy čipu ku celkové ploše nutné na jeho připojení včetně bezpečných vzdáleností), jež se u Flip Chip blíží 1, ale také řada dalších parametrů, jako je např. efektivnější (produktivnější) montáž, lepší odvod tepla atd. Odvod tepla důležitý pro splnění výkonových požadavků lze definovat na základě modelování tepelného odporu, který se skládá ze sériově-paralelního spojení jednotlivých dílčích tepelných odporů (obr. 15).

Obr. 15 Náhradní model teplotního odporu polovodičů po zapouzdření

Při pohledu na náhradní obvod tepelného odporu je zřejmé, že u polovodičových součástek v provedení Flip Chip odpadá jednak dílčí složka představující odpor mezi pouzdrem a víčkem Rchip-pouzdro, a také složka představující tepelný odpor samotného pouzdra Rp. Tím je tepelný odpor v případě Flip Chip oproti klasickému provedení nižší, což zaručuje lepší odvod tepla. Navíc u provedení Flip Chip se používá pod čipem výplňový materiál (Underfill), který může překrývat i horní část čipu, a tím výrazně přispět ke zlepšení odvodu tepla. Právě tato problematika je v současnosti předmětem zájmu řady výzkumných pracovišť. Hlavním hnacím motorem v současném vývoji v mikroelektronice jsou nároky trhu na stále větší miniaturizaci a dokonalejší provedení elektronických systémů. Důvodem je požadavek na stále menší rozměry a komplexnější nabídku obvodového vybavení v telekomunikacích, kde se intenzivně pracuje na třetí generaci mobilních telefonů UTMS (Universal Telecommunication Mobil System) a jejich spojení s osobními počítači včetně využití jejich značné části uživatelského software, internet nevyjímaje. Právě Flip Chip je součástkou, která se může sehrát klíčovou roli v průběhu dalšího vývoje, neboť nabízí v řadě směrů výrazně lepší elektrické parametry než dosud používané typy polovodičů. Uvedené skutečnosti jsou důvodem značného zájmu a vývojového úsilí prakticky všech větších výrobců polovodičů. Lze očekávat řetězec revolučních změn jak v návrhu, tak i ve výrobě těchto součástek, jejichž podstata tkví v nutnosti daleko flexibilněji reagovat na požadavky uživatelů. ___________________________________________________________________________ Otázky: 1) Jak mohou být řešeny vývody u Flip Chip? 2) Nakreslete detail vývodu Flip Chip. 3) Jaké jsou výhody Flip Chip a jakými parametry je lze vyjádřit? 4) Jak je odváděno teplo z Flip Chip a jaké jsou tepelné poměry ve srovnání s klasickým čipem? ___________________________________________________________________________

4. CENA, SPOLEHLIVOST, ŘÍZENÍ JAKOSTI A INFORMAČNÍ SYSTÉMY S rozvojem techniky hromadného pájení ve výrobě, a dále s nástupem technologie povrchové montáže, kdy se stává dominantní a pro plánování výrob výchozí výrobní operací automatické osazování (běžně je osazováno několik tisíc součástek za hodinu), vzrostly objemy vyráběných kusů natolik, že není z ekonomického hlediska možné provádět v průběhu výroby po každé operaci stoprocentní kontrolu. S tím vyvstala nutnost zavést do výrobního procesu takové mechanizmy a procesy, které nejen provádí kontrolu ve stěžejních místech výroby, ale současně tvoří systém předem eliminující výskyt poruch. Automatizace s sebou přinesla zvýšení četnosti opakovatelnosti výrobních operací a s tím i možnost jejich statistického hodnocení. Původně byla data získávaná ve výrobním procesu zpracovávána na centrálních sálových počítačích, a následně byla využívána přes řadu organizačních úrovní, především k prezentaci sloužící jako výraz spolehlivé funkce příslušného výrobku. V 70. letech, částečně také za přispění prvních výrazných otřesů na ropných trzích, se začíná ve světě stále více sledovat snižování nákladů ve výrobních procesech, k čemuž dobrá spolehlivost jako jeden z parametrů nemalou měrou přispívala. V 80. létech se začínají objevovat osobní počítače a lokální počítačové sítě. S tím dochází k decentralizaci organizačních a řídících struktur a také k omezení počtu hierarchických stupňů. Charakteristickým rysem je uvolňování celních bariér provázené tou skutečností, že ceny podobných konkurenčních výrobků se velmi přiblížily a na trzích začíná rozhodovat o úspěšnosti toho či onoho výrobku jakost. S touto skutečností se začínají ve výrobních procesech stále více aplikovat systémy řízení jakosti. Konečně v 90. létech, na základě uvedených důvodů a dalšího uvolnění napětí ve světě, dochází k dalšímu otvírání světových trhů. S tím je kladen ještě větší důraz na koncentraci minimalizace nákladů s vysokou jakostí, a navíc na schopnost reagovat na okamžité požadavky trhů (např. dodávky „just in time“). V elektronickém průmyslu, jehož aplikační sféra se stále rozšiřuje a zasahuje prakticky do všech hospodářských odvětví, se tento požadavek projevuje ve zvýšené míře, neboť jakost je zcela nutným, i když ne vždy dostatečným a vyčerpávajícím rozlišovacím znakem výrobku. Současné informační systémy, mnohdy spojované s pojmem informační technologie (potom ale musí jít o komplexní řešení založené na splnění všech technicko-legislativních

požadavků), tvoří flexibilní organizační strukturu zajišťující vnitřní součinnost výrobního subjektu navíc pružně reagující na vnější podmínky, především pak na vývoj trhu. Jejich posláním je při správném aplikování eliminování nákladů, jak racionalizací výroby, tak i administrativy. Na Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. je naznačena hierarchická struktura informačního systému, z níž je patrný narůstající kvalitativní i kvantitativní obsah od základního zajištění spolehlivosti a jakosti až po celkovou funkční strukturu, jež prostřednictvím svého fungování zajišťuje v konečné fázi ekonomickou prosperitu příslušného subjektu.

Ekonomika plánování organizace

Informační systém = = Hardware + Software /základní + aplikační/

Statistické řízení jakosti

Spolehlivost

Obr. 16 Znázornění základní struktury informačního systému pro řízení výroby Cílem moderního informačního systému je nejen řízení vnitřního chodu, ale také reagování na vnější změny a požadavky tak, aby bylo dosaženo jednoznačně ekonomické prosperity na legislativní bázi. Zde pak platí pro funkci informačního systému pravidlo „spirálového vývoje“, což znamená, že vnitřní struktura a činnost subjektu musí neustále reagovat na změnu vnějších podmínek a být nejen přizpůsobována ale i rozvíjena jeho potřebám. Jedná se především o požadavky zákazníků a trhu, ale také společnosti chápané jako široké okolí. Vývoj ukazuje, že prvotním posláním každé prodávané činnosti a tedy i výroby je bezprostřední orientace na zákazníka, resp. na uspokojení jeho požadavků. V praxi to znamená nejen co možná nejrychleji plnit objednávky, ale i reagovat na další požadavky ve smyslu nezbytné jakosti. Bylo by však krátkozraké, nesledovat současně všeobecný vývoj

trhu, jeho prognózy, a to jak z technického tak ekonomického hlediska, a nemyslitelné nerespektovat legislativní, sociální i další požadavky. To vše tvoří soubor různě provázaných a souvisejících informací, jenž nabývá stále většího objemu. Důvodem růstu nezbytných informací, jež mají současně také poslání dokumentační, je nejen technický pokrok, ale také snaha především hospodářsky vyspělých zemí chránit zákazníka kontrolou trhů, a v poslední době také stále více životní prostředí. Důkazem toho je zavádění mezinárodně platných norem (ISO, EN, QC apod.), a také mezinárodních ujednání (např. v Evropské unii označení CE, jehož ekvivalentem u nás je Prohlášení o shodě [1]). Z uvedeného je zřejmé, že informační systém, a především jeho účelné využívání, se stává nezbytným nástrojem managementu každé firmy. Potvrzením této skutečnosti jsou pak dosahované ekonomické výsledky, jež jsou v dnešní době zcela prvotním ukazatelem toho, jak si který subjekt ve skutečnosti vede. Otázky: 1) Jak spolu souvisí spolehlivost a informační systémy a jaký byl chronologický vývoj? 2) Co musí splňovat moderní informační systém ? ___________________________________________________________________________

5. K OTÁZKÁM JAKOSTI Kontrola jakosti (QC - Quality Control), či přesněji: řízení jakosti, ISO - normy (především řada 9000, 10000, 11000, 14000 a 45000), normy QS (Quality System), statistické metody, zlepšování jakosti, SPC (Statistic Process Control), akreditace pracovišť, sledování životního prostředí - to jsou termíny, které leží na srdci odpovědných lidí na stále větším počtu pracovišť a podniků, alespoň tedy těch perspektivních. Se zaváděním informačních systémů spravujících stále větší množství provozních, analytických, technologických, ekonomických, nebo environmentálních dat narůstá potřeba, možnost a také i povinnost z těchto dat vytěžit co nejvíce vědomostí, použitelných pro pochopení stavu věcí a správné rozhodnutí. V naměřených datech totiž leží jednak nemalé úsilí a čas (čili peníze strávené při jejich získávání), ale také skutečnost, zda jsou data skutečně objektivní a ne vymyšlená. Množství informací, která jsou skrytá v datech, lze získat až jejich důkladnou analýzou a správnou interpretaci. Začíná se prosazovat názor, že člověk který daty disponuje, je také odpovědný za získání těchto informací a jejich správné použití. Při analýzách v oblasti řízení jakosti v elektronických výrobách je potřebou využít prakticky všech dostupných statistických metod. Pro účely hlavních cílů řízení jakosti byly postupně vyvinuty také speciální postupy, které se v jiných oblastech nepoužívají. Jedná se o obecné metody upravené pro speciální potřeby řízení jakosti. Důležitým aspektem je, aby byly výsledky a interpretace těchto metod srovnatelné a srozumitelné pro ostatní účastníky (např. pro dodavatele, odběratele, zákazníky, vnitropodnikový systém jakosti, atd.). Neméně důležitou úlohu zde hraje příkaz neustálého zlepšování jakosti, hledání rezerv a nedostatků současného stavu. Každý proces vykazuje odchylky od ideálního stavu a klíčem k dosažení úspěchu je identifikovat, která odchylka je uvnitř statisticky předpověděného intervalu, a která je mimo něj. Jestliže se proces dostane mimo kontrolu (tzn. vykazuje odchylky mimo interval), je třeba eliminovat příčiny tohoto jevu. Zde je třeba rozlišovat vlivy: •

náhodné - nevykazují bezprostředně zjevnou zákonitost; jejich počet bývá značný, a kolísání veličiny, na kterou působí, bývá malé. Účinky na sledovanou veličinu je třeba sledovat nikoli jednotlivě, ale souhrnně. Chování regulované veličiny vystavené pouze náhodným vlivům vystihuje ustálený stav procesu.

•

systematické - jsou identifikovatelné, mohou být odhaleny a jejich působení eliminováno či minimalizováno v relativně krátké době i při relativně nízkých nákladech. Mění se náhle nebo postupně. Jejich přítomnost uvádí proces do nežádoucího stavu. Mnoho elektronických výrob provádí analýzu způsobilosti procesu, kterou využívá při

výběru, optimalizaci a certifikaci výrobního zařízení. Jestliže je výrobní zařízení v provozu, SPC umožňuje sledování odchylek a poruch např. v denní produkci. Jestliže je zjištěno, že se proces dostal do nežádoucího stavu (tedy mimo regulační meze nebo vykazuje-li nezvyklý trend), lze s pomocí SPC odhalit zdroj problému a vrátit proces do požadovaného (regulovaného) stavu. Předpokladem k použití SPC je analýza dat z výroby. Cílem je určit normalitu dat; tzn. věrohodnost dat, povahu dat z hlediska šikmosti, špičatosti, nezávislosti, homogenity a stability. Dále posuzuje, zda soubor dat neobsahuje hrubé chyby, vybočující měření a zda data nejsou závislá na pořadovém čísle (tedy obvykle na čase – nutnost použití jiných metod).

5.1 Klasifikace chyb měření Měření patří mezi základní způsoby získávání kvantitativních informací o stavu sledované veličiny. Výsledkem každého měření je náhodná veličina, která obsahuje kromě informace také šum, tj. chyby měření. Velikost chyb měření je kritériem kvality procesu měření nebo měřícího přístroje. Chyby měření mohou být způsobeny řadou faktorů. Podle místa vzniku v měřícím řetězci lze chyby rozdělit do čtyř základních skupin: A) Instrumentální chyby jsou způsobeny konstrukcí měřícího přístroje a určují jeho kvalitu. U řady přístrojů jsou známy a garantovány výrobcem. B) Metodické chyby souvisejí s použitou metodikou stanovení výsledků měření, jako je odečítání dat, organizace měření, eliminace vnějších vlivů atd. C) Teoretické chyby souvisejí s použitým postupem měření, Jde zejména o principy měření, fyzikální modely měření, použité parametry, fyzikální konstanty atd. D) Chyby zpracování dat jsou chyby numerické metody a chyby způsobené užitím nevhodných metod statistického vyhodnocení.

Podle příčin vzniku lze chyby rozdělit do tří skupin: a) Náhodné chyby, které kolísají náhodně co do velikosti i znaménka při opakování měření, nedají se předvídat a jsou popsány určitým pravděpodobnostním rozdělením. Jsou rozděleny řadou příčin, které lze jen obtížně odstranit, popř. jejich vliv alespoň omezit. b) Systematické chyby působí na výsledek měření předvídatelným způsobem. Bývají funkcí času nebo parametrů měřícího procesu. Mívají stejná znaménka. Konstantní systematické chyby snižují nebo zvyšují numerický výsledek všech měření o konstantní hodnotu. Často se navenek neprojevují a lze je odhalit až při porovnání s výsledky z jiného přístroje. Dělí se na: •

aditivní - chyba nastavení nulové hodnoty,

•

multiplikativní - chyba citlivosti.

c) Hrubé chyby, označované jako vybočující, resp. odlehlé měření, jsou způsobeny výjimečnou příčinou, náhlým selháním měřící aparatury, nesprávným záznamem výsledku. Způsobují, že se dané měření výrazně liší od ostatních.

5.2 Systém řízení jakosti v povrchové montáži Zakladatel teorie i praktické aplikace statistického řízení jakosti Edwards Deming, postavil hlavní myšlenku této činnosti na sledování a řízení jakosti jako komplexního systému. To znamená, že nezbytným předpokladem je fakt, že “někdo” musí být schopen pojmout a analyzovat širší okruh souvislostí – v prvé řadě technologických, ale také ekonomických. Jeho pohled na statistické řízení jakosti vycházelo z aplikace nástrojů matematické statistiky, avšak vždy zdůrazňoval nezastupitelný význam každého jedince jako subjektu zúčastněného v procesu výroby a řízení jakosti. Systém řízení jakosti je třeba chápat jako logickou činnost vedoucí k neustálému zlepšování výrobního procesu. Je založená na implementaci činností nebo operací, jež eliminují možnosti vzniku chyb resp. jež vedou ke zvyšování kvality a snižování nákladů. Sestává z celé řady logických kroků, jak je znázorněno na obr. 17. Jedná se o rámcově předem stanovený postup a jeho dobrá účinnost závisí resp. je podmíněna subjektivním přístupem každého jedince zúčastněného v činnosti tohoto systému.

stanovení cíle

definování

zjištění původu (operace

výběr metody

volba nástrojů

stanovit zpětná vazba měření

vyhodnocení změn

zásah do procesu

Obr. 17 Postup při analýze výrobního procesu aplikací statistického řízení jakosti Jak je patrné z obr. 17, proces statistického řízení jakosti výrobního procesu lze rozdělit do osmi základních kroků, z nichž každý má svůj opodstatněný význam. Přitom ale každý z nich je neméně důležitý i přes to, že jejich časová i obsahová náročnost je rozdílná. Na počátku akce ve smyslu statistického řízení jakosti je vlastní zjištění stavu a definování požadavků resp. problémů které vychází z používání výrobku. Tyto mohou být způsobeny jak v průběhu procesu (systémovou či náhodnou chybou), nebo mohou vycházet z měnících se požadavků a poznatků při jejich využívání. V závěru se pak proces působení statistického řízení jakosti dostává do uzavřeného cyklu s částečnou zpětnou vazbou, jež působí jako nástroj nejen kontrolní ale i neustále zlepšující daný výrobní proces. Z toho je zřejmé, že systém statistického řízení jakosti je s ohledem nejen na sledování kvality výrobků, ale i na minimalizování nákladů na výrobu nezbytnou skutečností. a) Stanovení cíle – je prvním základním krokem jehož posláním je definování parametrů, jež mají být ve výrobním procesu zlepšeny. V elektronických a elektrotechnických výrobách bývá cíl zaměřen obyčejně na jednu ucelenou část (často na kompletní výrobní operaci). Přitom musí být předem známo, co se od výrobku očekává a co tím zákazník získá resp. co to zákazníkovi přinese.

b) Definování parametrů (faktorů) – je důležitým krokem, v němž se rozhoduje o tom, jakým způsobem bude posuzováno resp. sledováno předpokládané zlepšení v procesu. V elektrotechnických a elektronických výrobách jsou používány především čtyři následující parametry: •

výrobní kapacita - propustnost resp. průchodnost představující možný počet výrobků za časový úsek (throughput)

•

využití - zapojení zařízení do procesu v čase neboli výkonnost (utilization)

•

odpady - nevyužitý nebo zničený materiál (scrap)

•

jakost - výrobek musí odpovídat předem zvolené specifikaci (quality)

c) Identifikace operace – bezprostředně musí být určena operace, která způsobuje resp. zapříčiňuje změnu parametru. Jedná se o tzv. kritickou operaci, jež může ovlivnit vytyčený cíl. d) Měření procesu – potom co dojde k určení operace která ovlivňuje definovaný cíl, může dojít k měření stanoveného parametru. Měření vychází logicky ze samotného procesu a někdy stačí jednoduché manuální metody, jindy se musí provádět monitorování informačním systémem. Výstupem zde může být např. čas, měřená veličina, přesnost, změna, odezva, schopnost pracovníka reagovat na změny v procesu nebo i proces samotný. e) Výběr nástroje – je dalším stěžejním krokem ovlivňujícím efektivitu resp. rychlost získávání informací z procesu, a současně se jedná o minimalizaci možných chyb. Dominující metodou je zde statistické řízení jakosti (SPC), známy jsou však i další, jako např. interaktivní optimalizační proces (Interactive Process Optimization) používané především pro sledování propustnosti procesu. Pro sledování resp. měření využití zařízení se používají metody DSM (Dynamic Set Management), CVT (Component Verification and Tracking) nebo LM (Line Managers). Feeder Management (FMS) a Component Management Systems (CMS) se používají pro stanovení velikosti resp. míry odpadů. Nejdynamičtější vývoj probíhá v oblasti odhadu, sledování a dokumentování jakosti. Zde se jedná nejen o popis samotného výrobního procesu, ale i o vytvoření postupů a pravidel (v rámci ISO) včetně logistických, jež slouží pro sběr, zpracování a vyhodnocování dat z výrobního procesu.

Jsou úzce spjaty s řešením

pohybu materiálů, ať už vstupních, nebo výstupních. Tyto nástroje se prakticky tvoří již od okamžiku započetí samotného návrhu, a dynamicky se pak rozvíjí s postupem času v celém průběhu výroby. Takto lze eliminovat nebo alespoň minimalizovat neefektivní úkony které

mohou v procesu nastat. V tab. VIII je znázorněna struktura nástrojů pro řízení výrobního procesu. Tabulka VIII Přehled nástrojů pro řízení výrobního procesu v technologii povrchové montáže Výrobní kapacita

Statistické řízení jakosti

Interaktivní optimalizace procesu

Využití (výkonost) dynamické nastavení zařízení

Chyby, odpady

vstupní kontrola součástek definování jejich toku

Jakost

dokumentace

vstupní kontrola součástek statistické řízení jakosti definování jejich toku

průběžný management

průběžný management

management zásobníků

výchozí komunikace

výchozí komunikace

management součástek

kontrolovat

Analýzu výrobního procesu lze shrnout do následujících kroků: A. Stanovení cíle musí jasně definovat parametry, jež mají být ve výrobním procesu zlepšeny (např. jedna nebo více operací výrobního procesu). B. Definování parametrů je to rozhodování o způsobu posuzování resp. sledování toho, co má být v procesu zlepšeno. C. Identifikace operace určení operace jež způsobuje změnu parametru, tj operaci jež ovlivňuje vytyčený cíl. D. Měření procesu je krok k zajištění měření stanoveného parametru. Výstupem obyčejně je měřená veličina, např. čas, změna či odezva. E. Výběr nástroje je dalším důležitým krokem, jenž je řešen ve většině případech prostřednictvím aplikace SPC. F. Sběr dat se provádí na základě stanoveného cíle v určených místech procesu (operace) některým ze známých způsobů měření, což vlastně představuje popis výrobního procesu na základě získávaných dat z jeho průběhu. G. Změny ve výrobním procesu se provádí s cílem zlepšení parametrů a eliminování chyb a odchylek parametrů od stanovených hodnot. Účinnost tohoto kroku je závislá na

schopnosti analyzovat výrobní proces a vytvořit jeho věrné schéma zachycující všechny kroky k nimž dochází. H. Vyhodnocení změn je posledním krokem jehož účelem je posouzení dosaženého efektu a jeho srovnání s předpokládaným cílem. Z tohoto kroku je zavedena zpětná vazba do oblasti, kde se rozhoduje o způsobu měření na jehož základě se provádí příslušné zásahy a změny. Právě ten kdo dokáže efektivním a rychlým způsobem aplikovat získané výsledky, získá výhody oproti svým konkurentům, což se promítá do výsledků na samotných trzích. Jednotlivé kroky zachycují základní filosofii postupu při aplikaci statistického řízení jakosti. Je zřejmé, že jednotlivé kroky je třeba dopracovat a adaptovat na konkrétní typ výroby. To vyžaduje samozřejmě určitý rozhled a všeobecnější manažerské schopnosti. Řízení jakosti je proces tvořící nedílnou součást vzniku informačního systému. Informační systém v rámci firmy, společnosti nebo jakékoliv instituce musí sloužit k řízení takovým způsobem, aby příslušná činnost dávala výstupy uspokojující poptávku na trzích, tj. v případě elektronického průmyslu konkurenceschopné výrobky. Konkurenceschopným výrobkem se rozumí takový výrobek, který je cenou a jakostí srovnatelný nebo lepší než výrobky stejného charakteru od konkurence.

Otázky: 1) Jaké jsou dva základní vlivy působící v průběhu výrobních procesů ? 2) Jaké jsou čtyři základní skupiny chyb v měřícím řetězci ? 3) Jaký je základní postup při řízení jakosti v povrchové montáži ? 4) Uveďte příklad analýzy technologického procesu a popište jednotlivé kroky. ___________________________________________________________________________

6. O ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ V souvislosti s rozvojem nových technologií a nových badatelských aktivit vystupují do popředí otázky ochrany životního prostředí a jeho trvale udržitelného rozvoje. Počátek těchto aktivit se klade do r. 1972, kdy se ve švédském Stockholmu pod záštitou OSN konala konference o životním prostředí. Výsledky této konference vedly v r. 1987 ke vzniku dokumentu nazvaném Naše společná budoucnost (Our Common Future). Tento dokument vyzývá průmyslové organizace, aby v rámci "udržitelného rozvoje" vybudovaly účelný systém řízení životního prostředí zkráceně zvaný EMS (Environmental Management System). (Česká terminologie pro EMS se zatím nesjednotila vedle termínu Systém řízení životního prostředí se používají i termíny Systém ekologického řízení a Systém environmentálně

orientovaného

řízení

a

Systém

environmentálně

orientovaného

managementu.) Jedním z výsledků těchto mezinárodně pojatých snah byl i vznik britské normy BS 7750 Environmental Management Systems, kterou technický výbor TC 207 mezinárodní organizace pro normalizaci (International Organization for Standardization ISO) dále rozvinul do současného souboru norem ISO 14 000. Představu o náročnosti záměru poskytují následující dvě data: V červnu 1993 TC 207 poprvé zasedal v kanadském Torontu a v září 1996 publikoval konečnou verzi normy ISO 14 001 Systémy managementu životního prostředí: Specifikace a směrnice pro jejich užití.

Systémem managementu životního

prostředí se rozumí: organizační struktura, rozdělení odpovědností, postupy, procesy a zdroje sloužící k zavedení a udržování funkčního systému řízená ochrany životního prostředí. V Evropském společenství bylo přijato nařízení Rady ES č. 1936/93 s názvem Eco Management and Audit Scheme, které vstoupilo v platnost již v roce 1995. Cílem tohoto nařízení bylo dobrovolně zavést postupy, jejichž dodržování vytváří v podniku předpoklady pro neustálé zlepšování péče o životní prostředí. Cestou k realizaci má být: •

Vypracování a zavedení podnikové politiky ochrany životního prostředí, programů systémů řízení v příslušných oblastech.

•

Systematické, pravidelné a objektivní vyhodnocování výsledků péče o životní prostředí v podniku.

6.1 Poskytování informací veřejnosti V této souvislosti je zajímavé tvrzení pracovníků americké Environmental Protection Agency, kteří v roce 1995 při své pracovní návštěvě v ČR opakovaně zdůrazňovali (viz: ANDRŠT, M.: Ekologické audity a systémy ekologicky orientovaného řízení podniků. Svět jakosti, 1996 prosinec, str. 19 - 21.), že v USA se největších pozitivních výsledků změn ve vztahu podniků k životnímu prostředí dosáhlo po r. 1986 zřízením Registru toxických úniků (Toxic Release Inventory) jako části zákona o havarijním plánování a o právu společnosti na informace (Emergency Planning and Community Right to Know Act). Výrobní podniky každoročně sestavují hlášení o únicích stanovených látek do všech složek životního prostředí (ovzduší, půda, povrchová voda, podzemní voda). Všechny údaje jsou zcela veřejné. Údaje využívají nejen novináři a občané, ale i konkurence a tak se vytváří neustálý a silný tlak na zavádění technologií stále více přijatelných pro životní prostředí. Tato oblast se stává každým dnem více aktuální, neboť rostoucí množství odpadů, nejen ve formě pevných odpadových surovin ale i ve formě plynů, kapalin a také záření, ovlivňuje naše životní prostředí a tím také i naše zdraví. To souvisí s ekologickým vývojem na naší planetě, jež se týká bez výhrady všeho lidstva a také budoucích generací. Veřejná informovanost podložená legislativou se ukazuje jako jeden z nejúčinnějších způsobů kontroly dodržování ekologické legislativy.

6.2 Legislativa v ČR Legislativa České republiky, popřípadě dřívějšího Československa, věnovala bezpečnosti a ochraně zdraví pracovníků vždy nemalou pozornost, avšak ne vždy tomu tak bylo v otázce životního prostředí. V posledním desetiletí se však i zde situace změnila a i zde došlo k výraznému posunu v monitorování životního prostředí včetně prosazování opatření na jeho ocranu. S výsledky zlepšujícího se životního prostředí v posledním desetiletí koreluje i prodlužování střední délky života občana ČR (viz Statistická ročenka MŽP, Praha 1989). K zákonům posledního desetiletí patří následující zákony popřípadě vyhlášky Sbírky zákonů číslo: • • • •

20/89 o Úmluvě o bezpečnosti a zdraví pracovníků a o pracovním prostředí. 238/91 o odpadech (povinnost třídit podle druhů). 282/91 o České inspekci životního prostředí 309/91 o ovzduší ve znění zákona 218/92 a 158/94.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

388/91 o Státním fondu Životního prostředí ČR ve znění z č. 334/92. 389/91 o státní správě ochrany ovzduší a poplatcích za jeho znečišťování, ve znění č.212/94, č. 86/95. 401/91 o odpadovém hospodářství. 17/92 o životním prostředí. 92/92 o ekologickém auditu. 119/92 o ochraně přírody a krajiny. 458/92 o státní správě ve vodním hospodářství. 123/93 o ekologických škodách (podzemní vody, půda, skládky škodlivých odpadů). 205/93 o ochraně ovzduší. 211/94 o ochraně ovzduší. 18/97 (atomový zákon) o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření. 117/97 vyhláška MŽP, kterou se stanovují emisní limity a další podmínky provozování stacionárních zdrojů znečišťování a ochrany ovzduší. 125/97 o odpadech ve znění č. 167/98. 337/97 katalog odpadů. 338/97 vyhláška MŽP o podrobnostech nakládání s odpady. 339/97 vyhláška MŽP o hodnocení nebezpečných vlastností odpadů. 123/98 o právu na informace o životním prostředí. 157/98 o chemických látkách a chemických přípravcích. 301/98 vyhláška, kterou se stanoví seznam chemických látek a chemických přípravků, jejichž výroba, uvádění na trh a používání je omezeno ve znění 390/00. 25/99 nařízení vlády, kterým se stanoví postup hodnocení nebezpečnosti chemických látek a chemických přípravků, způsob jejich klasifikace a označení. xx/99 ze dne 9.12.1999 o prevenci závažných havárií způsobených vybranými chemickými látkami a chemickými přípravky. Úsilí řídit výrobní procesy a jejich vstupy tak, aby se minimalizovaly technologické

odpady a minimalizovaly se náklady na odpadové hospodářství se promítá nejen do norem ISO 14 001 a 14 004, ale i do upravených norem řízení jakosti ISO 9000, jakými jsou normy QS 9000 vybraných automobilek USA. Výsledkem tlaku auditorů QS 9000 je neustálá snaha firem snižovat technologické odpady a snižovat škodlivost odpadů

Otázky: 1) Co znamená pojem ISO a co obnáší ? 2) Jak je zajišťována v podnicích péče o životní prostředí ? 3) Pojednejte o některých zákonech vztažených na životní prostředí. ___________________________________________________________________________

7. SEZNAM CIZÍCH ZKRATEK A VÝRAZŮ

Know how (vědět jak – výraz pro označení technologického vědění) CM – Contract Manufacturer (výrobci na zakázku, dodávající výrobky pro koncové zákazníky) OEM – Original Equipment Manufacturer (výrobci koncových zařízení) SOP – System on Package (systém v pouzdře) SOC – System on Chip (systém na čipu). Arrays – seskupení, pole prvků Networks - sítě ROM – Read Only Memory (paměti bez možnosti záznamu) DRAM – Direct Randoom Access Memory (paměť RAM s přímým přístupem) SRAM – Static Random Access Memory (statická paměť RAM) CACHE (vnitřní, vyrovnávací paměť mikroprocesoru) CMOS – Complementar Metal Oxide Semiconductor (logické obvody realizované unipolárními tranzistory) DIL - Dual in Line (pouzdra s páskovými vývody po obou delších stranách) DIP - Dual In-line Package (další označení pro pouzdra DIL SOIC – Small Outline Integrated Circuit (integrované obvody v zmenšených pouzdrech DIL v provedení pro povrchovou montáž) TSOP – Thin Small Outline Package Pouzdra SO s velmi nízkým profilem určená pro povrchovou montáž) QFP - Quad Flat Pack (pouzdra s páskovými vývody na všech čtyřech stranách) CC - Chip Carrier (pouzdra čtvercového nebo obdélníkového tvaru s vývody pro povrchovou montáž ve tvaru plošek nebo s páskovými vývody) PLCC - Plastic Leaded Chip Carrier (CC v plastovém provedení s páskovými vývody)

CLCC - Ceramic Leaded Chip Carrier (CC v keramickém provedení s páskovými vývody) PGA - Pin Grid Array (pouzdra s kolíkovými vývody umístěnými ve vertikálním směru na spodní části pouzdra) BGA - Ball Grid Array (pouzdra s kulovými vývody umístěnými na spodní straně pouzdra) CGA - Column Grid Array (pouzdra se sloupkovými vývody umístěnými na spodní straně pouzdra) LGA – Land Grid Array (jiné označení pouzder BGA a CGA) J Lead (tvar vývodu pouzdra podobný písmenu J) Gull Wing (tvar vývodu podobný křídlu racka) Flip Chip (provedení polovodičového čipu s kulovými vývody) TAB – Tape Automated Bonding (provedení polovodičových čipů uložených na páskový nosič určený pro automatické osazování) Packaging and Interconnection (nová oblast mikroelektroniky zabývající se pouzdřením a propojováním elektronických systémů) MCM – Multi Chlip Module (elektronické moduly obsahující více polovodičových čipů v jediném integrovaném celku) Fine Pitch (obecné označení pro pouzdra s roztečí menší než 1 mm) DCA - Direct Chip Attach (přímé připojení čipu na nosný substrát) CSP – Chip Scale Package (označení pro pouzdření, kde plocha pouzdra nepřevyšuje více než 1,5x plochu čipu) ASIC - Application Specific Integrated Circuit (zákaznické integrované obvody) MIPS - Mega Instructions per Second (elektrický výkon udávaný u výpočetních a řídících systémů v milionech instrukcí za vteřinu) 3D – Three Dimensional (označení pro třírozměrná pouzdra) Lead Frame (soubor kovových vývodů určených pro plastová nebo keramická pouzdra) Throughput (propustnost, průchodnost)

Yield, ( výtěžnost) Utilization

(využití)

Scrap (výmět, zmetky) DSM -Dynamic Set Management (dynamický management, řízení) CVT -Component Verification and Tracking (sledování a kontrola součástek) LM -Line Managers. (řadoví manažeři) FMS -Feeder Management (dodávkový, podávací management) CMS - Component Management Systems (systém součástkového managementu) SPC – Statistic Process Control (statistické řízení jakosti) ISO - International Organization for Standardization (mezinárodní organizace pro standardizaci a normování)) EMS -Environmental Management Systém (systém řízení životního prostředí) Flip Chip (polovodičový čip s bradavkovými vývody na lícní straně určený pro montáž lícní stranou dolů) Underfill (výplň mezi lícní stranou Flip Chip a substrátem) UTMS -Universal Telecommunication Mobil System (Telekomunikační systém další generace umožňující komplexní přenos informací) Just in Time (právě včas, výraz používaný pro výrobu na zakázku s ideálním logistickým tokem)

8. LITERATURA

[1] Szendiuch,I.: Mikroelektronické montážní technologie, Nakladatelství VUT v Brně, VUTIUM, 1997, ISBN 80-214-0901-0 [2] Szendiuch,I. A kol.: Technologie mikroelektronických obvodů a systémů, Nakladatelství VUT v Brně, VUTIUM, 1997, ISBN 80-214-2072-3 [3] Oppert,T., Teutsch,T., Zakel,E.: A Low Cost Bumping Process for 300 mm Wafers, 1999 International Symposium on Microelectronics, IMAPS´99, p.34 - 38, Chicago, 1999 [4] Flip Chip Suus Technical Bulletin, Karl Suss 1999 by the Media Group, Inc. [5] Tummala, R., Conrad,L.: Status and Challenge in Microsystems Packaging Education in USA, Proc. of the 5th International Academic Conference on Electronic Packaging Education and Training, Dresden, March 20-21, 2002, ISBN 3-934142-07-9 [ 6] Lau J.,H.: Low Cost Flip Chip Technologies, McGraw-Hill, New York, 2000 ISBN 0-07-135141-8 [7] Hassdenteufel,J. a kol.:Elektrotechnické materiály, SNTL/ALFA,Praha/Bratislava,1971 [8] Hoft,H.: Pasivní součástky pro elektroniku,SNTL, Praha, 1983 [ 9]Donnelly,J.,H. a kol.: Fundamentals of Management, Business Publications, INC, Texas, ISBN 0-256-03682-9

[10] Wassink,R.J., Verglund,M.F.: Manufacturing Trchniques for Surface Mounted Assemblies, Isle of Man,Elchem. Publ., 1995, ISBN 0-901150-30-4

[11] Pińos,Z., Szendiuch,I.: Elektrotechnologie, SNTL, 1992, ISBN 80-03-00558-2 [12] Blackwell,G.r.. the Electronic Packaging Handbook, CRC/IEEE Press, , ISBN 0-84938591-1, Boca Raton, Florida 33431, 2000 [13] Brown,,W.,D.: Advanced Electronic Packaging, IEEE Press, ISBN 0-7803-4700-5, New York, NY 10016-5997, 1999