بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (30 ثانية)

تعمل تقنية RDL (طبقة إعادة التوزيع) fan-out على سد الفجوة بين قوالب السيليكون ولوحات الدوائر المطبوعة عن طريق إنشاء توصيلات بينية عالية الكثافة بدون ركيزة تغليف تقليدية. لضمان الإنتاجية والموثوقية، يجب على المهندسين التحقق من معلمات محددة خلال مراحل التصميم والتصنيع.

• قيود الخط/المسافة (L/S): تحقق من الحد الأدنى لعرض المسار والتباعد، والذي يتراوح عادةً من 2 ميكرومتر/2 ميكرومتر إلى 10 ميكرومتر/10 ميكرومتر اعتمادًا على عملية الطباعة الحجرية.
• اختيار المادة العازلة: تأكد من استخدام البولي إيميد الحساس للضوء (PSPI) أو PBO (بولي بنزوكسازول) لضمان الاستطالة المناسبة وتوافق درجة حرارة المعالجة.
• نسبة أبعاد الثقب (Via Aspect Ratio): تأكد من أن نسب أبعاد الثقوب الضوئية تظل أقل من 1:1 أو 1.5:1 لضمان الطلاء الكامل والاستمرارية الكهربائية.
• التحكم في الالتواء: تحقق من معامل التمدد الحراري (CTE) للناقل وخصائص مركب التشكيل لمنع التواء اللوحة/الرقاقة من تجاوز 1-2 مم أثناء المعالجة.
• تحمل إزاحة القالب: ضع في الاعتبار حركة القالب أثناء التشكيل؛ تتطلب منطق التعويض النموذجي قياسًا دقيقًا لموضع القالب قبل تشكيل RDL.
• مواصفات UBM (Under Bump Metallization): تحقق من قطر UBM وتركيبته (Ti/Cu/Ni) لضمان التصاق قوي لكرات اللحام.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (ومتى لا تنطبق)

يُعد فهم متى يتم نشر بنية RDL fan-out مقابل التعبئة القياسية بالربط السلكي (wire-bond) أو الرقاقة المقلوبة (flip-chip) هو الخطوة الأولى في عملية التصميم.

استخدم قائمة التحقق هذه عندما:

• يتطلب عددًا كبيرًا من المدخلات/المخرجات (I/O): يتطلب التصميم عددًا أكبر من اتصالات الإدخال/الإخراج مما يمكن أن تدعمه بصمة الشريحة (تم الوصول إلى حد Fan-In).
• يكون عامل الشكل حرجًا: تحتاج إلى أنحف ملف تعريف ممكن (ارتفاع z) للأجهزة المحمولة أو القابلة للارتداء.
• التكامل غير المتجانس: تقوم بدمج شرائح متعددة (SiP) ذات عقد مختلفة في حزمة واحدة باستخدام توصيلات RDL البينية.
• الأداء الكهربائي: تحتاج إلى مسارات إشارة أقصر ومحاثة طفيلية أقل مقارنة بالربط السلكي.
• الإدارة الحرارية: يستفيد التصميم من المسارات الحرارية المباشرة عبر RDL إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

لا تستخدم قائمة التحقق هذه عندما:

• عدد قليل من الأطراف (Pin Count): تعد حزم الإطار الرصاصي القياسية (leadframe) أو الربط السلكي أرخص بكثير للرقائق منخفضة التعقيد.
• كثافة طاقة قصوى: قد تتطلب تطبيقات الطاقة العالية جدًا إطارات رصاصية نحاسية ثقيلة أو ركائز خزفية بدلاً من RDL ذات الأغشية الرقيقة.
• قيود صارمة على التكلفة: إذا كان التطبيق لا يتطلب كثافة عالية، فإن الركائز الرقائقية التقليدية (BGA) توفر تكلفة دخول أقل.
• حجم شريحة كبير مع عدد قليل من المدخلات/المخرجات (I/O): إذا كانت الشريحة كبيرة بما يكفي لاستيعاب جميع النتوءات (Fan-In)، فإن Fan-Out يضيف تعقيدًا غير ضروري للعملية.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (المعلمات والحدود الرئيسية)

يعد اتباع مجموعة صارمة من قواعد التصميم أمرًا ضروريًا لقابلية التصنيع. توصي APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة) بالالتزام بهذه النطاقات القياسية لزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد.

القاعدة / المعلمة	القيمة/النطاق الموصى به	لماذا يهم	كيفية التحقق	إذا تم تجاهله
الحد الأدنى للخط/المسافة (L/S)	2µm/2µm (عالي الجودة) إلى 10µm/10µm	يحدد كثافة التوجيه وسلامة الإشارة.	AOI (الفحص البصري الآلي)	دوائر قصيرة، أو دوائر مفتوحة، أو تداخل إشارة.
قطر الفيا (Via)	5µm - 20µm	يربط طبقات RDL المختلفة؛ يؤثر على المقاومة.	SEM مقطعي	مقاومة فيا عالية أو دوائر مفتوحة.
سمك العازل	5µm - 10µm لكل طبقة	يتحكم في المعاوقة وجهد الانهيار.	مقياس البروفيل / الإهليلجية	عدم تطابق المعاوقة أو الانهيار الكهربائي.
خطوة اللوحة (Pad Pitch)	40µm - 150µm	يطابق كثافة الإدخال/الإخراج للقالب مع RDL.	تحليل Gerber	عدم المحاذاة أثناء الطباعة الحجرية.
سمك النحاس	3µm - 8µm	يؤثر على قدرة حمل التيار والمقاومة.	مضان الأشعة السينية (XRF)	ارتفاع درجة الحرارة أو انصهار المسار تحت الحمل.
ميزانية تحول القالب	< 10µm	تتحرك القوالب أثناء التشكيل؛ يجب أن تتكيف الطباعة الحجرية.	فحص القياس بعد التشكيل	فيا غير متوازية تضرب السيليكون النشط.
حد الالتواء	< 1mm (لوحة/رقاقة)	حاسم للمناولة في المعدات الآلية.	مواريه الظل	أخطاء المناولة، أعطال ظرف التفريغ.
قطر UBM	200µm - 300µm (نموذجي)	واجهة لكرات اللحام إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).	المجهر البصري	وصلات لحام ضعيفة، فشل اختبار السقوط.
فتحة التخميل	تداخل > 5µm	يحمي وسادات النحاس من الأكسدة/التآكل.	الفحص البصري الآلي (AOI)	التآكل، فشل الموثوقية على المدى الطويل.
مادة كرة اللحام	SAC305 / SAC405	سبائك قياسية خالية من الرصاص للموثوقية.	شهادة المواد (CoC)	وصلات هشة أو مشاكل في نقطة الانصهار.
عدم تطابق CTE	فرق < 10 جزء في المليون/درجة مئوية	يقلل الإجهاد بين الشريحة والقالب وRDL.	التحليل الحراري الميكانيكي (TMA)	انفصال الطبقات أو التصدع أثناء إعادة التدفق.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (نقاط التفتيش العملية)

يتضمن تنفيذ تصميم RDL fan-out عملية بناء متسلسلة. تتطلب كل خطوة تحققًا محددًا لمنع الأخطاء المتراكمة.

1. فحص الرقائق/القوالب الواردة (KGD)

   • الإجراء: التحقق من القوالب الجيدة المعروفة (KGD) قبل المعالجة.
   • المعلمة الرئيسية: عائد الاختبار الكهربائي > 99%.
   • التحقق: تحديد القوالب السيئة لضمان عدم وضعها على الحامل.

2. تحضير الحامل وتصفيح الشريط

   • الإجراء: تحضير الحامل الزجاجي أو الفولاذي المؤقت بشريط تحرير حراري.
   • المعلمة الرئيسية: قوة الالتصاق (منخفضة بما يكفي للتحرير، عالية بما يكفي للمعالجة).
   • التحقق: فحص وجود فقاعات أو جزيئات تحت الشريط.

3. وضع القالب (الالتقاط والوضع)

• Action: وضع القوالب (dies) مقلوبة على الحامل بدقة عالية.
• Key Parameter: دقة الوضع (< ±5µm).
• Check: التحقق البصري من إحداثيات القالب بالنسبة للعلامات المرجعية.

4. القولبة بالضغط (Compression Molding)

   • Action: تغليف القوالب بمركب قولبة الإيبوكسي (EMC).
   • Key Parameter: انتظام سمك القالب ودرجة حرارة المعالجة.
   • Check: قياس التباين الكلي في السمك (TTV) والتحقق من عدم وجود فراغات.

5. تحرير الحامل وفصله (إذا كان Chip-First Face-Up)

   • Action: إزالة الحامل لكشف وسادات القالب (يعتمد على العملية).
   • Key Parameter: ملف تعريف درجة حرارة التحرير.
   • Check: فحص سطح القالب بحثًا عن أي بقايا.

6. ترسيب الطبقة العازلة 1 (Dielectric Layer 1 Deposition)

   • Action: طلاء بالدوران أو تصفيح مادة عازلة حساسة للضوء (PI/PBO).
   • Key Parameter: سمك الفيلم (مثال: 5µm).
   • Check: التحقق من الانتظام وعدم وجود ثقوب دقيقة.

7. الطباعة الحجرية وتشكيل الفتحات (Lithography & Via Formation)

   • Action: تعريض وتطوير الفتحات للاتصال بوسادات القالب.
   • Key Parameter: طاقة التعريض ووقت التطوير.
   • Check: قياس قطر قاع الفتحة والبقايا (التلطيخ).

8. طبقة البذور وطلاء RDL (Seed Layer & RDL Plating)

   • Action: رش طبقة بذور Ti/Cu، ثم طلاء مسارات النحاس بالكهرباء.
   • Key Parameter: كثافة تيار الطلاء وكيمياء الحوض.
   • Check: قياس ارتفاع وعرض المسارات (التحقق من L/S).

9. حفر طبقة البذور (Seed Layer Etching)

• الإجراء: إزالة طبقة البذور المؤقتة لعزل المسارات.
• المعامل الرئيسي: انتقائية معدل الحفر.
• الفحص: اختبار كهربائي للكشف عن الدوائر القصيرة بين المسارات المتجاورة.

10. إسقاط الكرات وإعادة الصهر
    • الإجراء: تطبيق التدفق ووضع كرات اللحام على وسادات UBM.
    • المعامل الرئيسي: درجة حرارة الذروة لإعادة الصهر (مثل 245 درجة مئوية).
    • الفحص: اختبار القص وفحص استواء الكرات.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out وإصلاحها (أنماط الفشل والإصلاحات)

حتى مع وجود قائمة فحص قوية، قد تحدث عيوب. استخدم هذا الدليل لتشخيص وإصلاح مشكلات RDL fan-out الشائعة.

• العرض: انزياح القالب / عدم المحاذاة

  • السبب: حركة القوالب أثناء عملية التشكيل بالضغط العالي.
  • الفحص: مقارنة الإحداثيات قبل التشكيل وبعده.
  • الإصلاح: تحسين ضغط/سرعة التشكيل؛ استخدام قياس الليثوغرافيا التكيفي.
  • الوقاية: استخدام شريط لاصق ذو التصاق أعلى أو تقنيات التعبئة السفلية للقالب.

• العرض: تشقق مسارات RDL

  • السبب: إجهاد عالٍ بسبب عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE) بين EMC والقالب وبوليمر RDL.
  • الفحص: نتائج اختبار الدورة الحرارية (TCT)؛ تحليل المقطع العرضي.
  • الإصلاح: اختيار مادة عازلة ذات استطالة أعلى؛ تعديل معامل التمدد الحراري لـ EMC.
  • الوقاية: محاكاة الإجهاد باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) قبل تجميد التصميم.

• العرض: الانفصال الطبقي (Delamination)

  • السبب: ضعف الالتصاق بين طبقة البذور والمادة العازلة أو سطح القالب.

• فحص: C-SAM (المجهرية الصوتية بالمسح) لثغرات الواجهة.

• إصلاح: تحسين عملية تنظيف/إزالة البلازما قبل الرش.

• الوقاية: مراقبة خشونة السطح وظروف غرفة البلازما.

• العرض: طلاء الفتحات (Via) غير مكتمل

• السبب: نسبة أبعاد الفتحة عالية جدًا أو هواء محبوس في الفتحات العمياء.

• فحص: SEM مقطعي يظهر فراغات في الفتحات.

• إصلاح: تقليل سمك العازل أو زيادة قطر الفتحة؛ تحسين تحريك الطلاء.

• الوقاية: الالتزام بقواعد نسبة الأبعاد (عادةً < 1:1).

• العرض: تشوه يتجاوز المواصفات

• السبب: تكديس غير متماثل أو معالجة غير صحيحة لـ EMC.

• فحص: قياس Shadow Moiré عند درجة حرارة الغرفة ودرجة حرارة إعادة الانصهار.

• إصلاح: ضبط الطلاء الخلفي لموازنة الإجهاد؛ تحسين سمك الحامل.

• الوقاية: موازنة كثافة النحاس على طبقات RDL.

• العرض: دوائر كهربائية مفتوحة

• السبب: تلوث الجسيمات الذي يعيق الطباعة الحجرية أو الإفراط في الحفر.

• فحص: تراكب خريطة عيوب AOI مع بيانات الاختبار الكهربائي.

• إصلاح: تحسين فئة الغرفة النظيفة؛ ضبط تركيز مادة الحفر.

• الوقاية: التحكم الصارم في الجسيمات والمناولة الآلية للرقائق.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (قرارات التصميم والمقايضات)

يعتمد اختيار استراتيجية RDL الصحيحة على الموازنة بين الأداء والتكلفة والحجم.

Chip-First vs. Chip-Last

• الرقاقة أولاً (Chip-First): توضع الرقائق أولاً، ثم تُبنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) فوقها. الأفضل للإنتاجية إذا تمت إدارة إزاحة الرقاقة. تكلفة أقل للتطبيقات القياسية.
• الرقاقة أخيراً (RDL أولاً) (Chip-Last (RDL-First)): تُبنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) على حامل، ثم تُثبت الرقائق. أفضل للرقائق عالية الجودة ذات خطوط/فراغات (L/S) دقيقة جداً لأن طبقة إعادة التوزيع (RDL) تُبنى على حامل مسطح ومستقر دون مشاكل إزاحة الرقاقة. تكلفة أعلى.

مستوى الرقاقة (WLP) مقابل مستوى اللوحة (PLP)

• مستوى الرقاقة (Wafer-Level): يستخدم رقائق دائرية قياسية بحجم 300 مم. نظام بيئي ناضج للمعدات. الأفضل للتصاميم عالية الدقة، أو ذات الحجم الأصغر، أو الكثافة العالية جداً.
• مستوى اللوحة (Panel-Level): يستخدم لوحات مستطيلة كبيرة (مثل 600 مم × 600 مم). إنتاجية أعلى وتكلفة أقل لكل وحدة بسبب كفاءة المساحة. الأفضل للإنتاج الضخم للإلكترونيات الاستهلاكية، ولكن معايير المعدات أقل توحيداً.

المادة العازلة: PI مقابل PBO

• البولي إيميد (PI): درجة حرارة معالجة أعلى (300 درجة مئوية فما فوق)، مقاومة كيميائية ممتازة. معيار لسنوات عديدة.
• PBO: درجة حرارة معالجة أقل (200 درجة مئوية - 250 درجة مئوية)، خصائص كهربائية أفضل (Dk/Df أقل). مفضل للترددات الراديوية (RF) والرقائق الحساسة.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out الأسئلة الشائعة (التكلفة، المهلة الزمنية، العيوب الشائعة، معايير القبول، ملفات DFM)

1. ما هو المحرك الرئيسي للتكلفة في تصنيع RDL fan-out؟ المحركات الرئيسية للتكلفة هي عدد طبقات RDL (خطوات القناع) وفقدان الإنتاجية من الرقائق الجيدة المعروفة (KGD) التي يتم التخلص منها إذا فشلت العبوة النهائية. يقلل تقليل عدد الطبقات التكلفة بشكل كبير. 2. كيف يقارن زمن الاستجابة لـ RDL fan-out بالـ flip-chip القياسي؟ غالبًا ما يكون لـ RDL fan-out وقت دورة أقصر من الـ flip-chip لأنه يلغي أوقات انتظار تصنيع الركيزة والتجميع. ومع ذلك، يمكن أن تتراوح أوقات الاستجابة لـ NPI (إدخال منتج جديد) من 4 إلى 8 أسابيع لتوليد القناع وضبط العملية.

3. ما هي معايير القبول القياسية لعرض خط RDL؟ القبول عادة ما يكون ±10% من عرض التصميم الاسمي. بالنسبة لخط 5 ميكرومتر، يجب أن يكون العرض المقاس بين 4.5 ميكرومتر و 5.5 ميكرومتر.

4. هل يمكنني استخدام ملفات Gerber القياسية لتصميم RDL fan-out؟ بينما يتم قبول ملفات Gerber، يفضل استخدام تنسيقات GDSII أو ODB++ لـ RDL fan-out لأنها تتعامل مع الأشكال الهندسية المعقدة وتعريفات الطبقات لطباعة الليثوغرافيا من الدرجة شبه الموصلة بشكل أفضل من ملفات Gerber القياسية للوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

5. كيف أحدد المعاوقة لآثار RDL؟ يجب عليك تحديد المعاوقة المستهدفة (على سبيل المثال، 50Ω) وتوفير ثابت العزل الكهربائي (Dk) للبوليمر (PI/PBO). سيقوم المصنع بتعديل عرض الأثر وسمك العازل الكهربائي للمطابقة.

6. ما هو الحد الأدنى لخطوة الـ via لـ RDL fan-out؟ بالنسبة للعمليات القياسية، يبلغ الحد الأدنى لخطوة الـ via حوالي 10 ميكرومتر - 15 ميكرومتر. يمكن للعمليات المتقدمة تحقيق خطوات أضيق، ولكن التكلفة تزداد.

7. كيف تتعامل APTPCB مع DFM لـ RDL fan-out؟ نقوم بمراجعة ترتيب الطبقات (stack-up)، وانتهاكات L/S، وتوازن كثافة المعدن. راجع إرشادات DFM الخاصة بنا للحصول على القواعد العامة التي تنطبق على التوصيلات البينية عالية الكثافة. 8. هل يتطلب التعبئة السفلية (underfill) لحزم RDL fan-out؟ بشكل عام، لا. يعمل مركب التشكيل كحماية. ومع ذلك، قد تكون التعبئة السفلية على مستوى اللوحة ضرورية بعد التركيب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لضمان الموثوقية في اختبارات السقوط.

9. ما هي الاختبارات التي يتم إجراؤها على ركيزة RDL النهائية؟ تشمل الاختبارات اختبار الدائرة المفتوحة/القصيرة (O/S) الكهربائي، والفحص البصري الآلي (AOI)، والفحص البصري للبحث عن الشقوق أو الفراغات.

10. هل يمكن لـ RDL fan-out التعامل مع إشارات التردد اللاسلكي عالية التردد؟ نعم. أطوال التوصيل البيني القصيرة والعوازل الكهربائية منخفضة الفقد (مثل PBO) تجعلها ممتازة لتطبيقات 5G وموجات المليمتر (mmWave).

11. ما هو الحد الأقصى لعدد طبقات RDL المدعومة؟ تستخدم معظم التصميمات 1-3 طبقات. تجاوز 4 طبقات يزيد بشكل كبير من الإجهاد وخطر التواء، مما يتطلب موازنة دقيقة لمعامل التمدد الحراري (CTE).

12. كيف أتحقق من موثوقية تصميم RDL الخاص بي؟ تتطلب اختبارات الموثوقية القياسية JEDEC (دورة درجة الحرارة، HAST، اختبار السقوط). تأكد من أن تصميمك يجتاز المحاكاة قبل التصنيع.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (صفحات وأدوات ذات صلة)

• قدرات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB): فهم التوصيلات البينية عالية الكثافة التي تشترك في مبادئ تصميم مماثلة مع RDL.
• تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المتقدمة: استكشف تقنيات التعبئة والركائز المتقدمة الأخرى المتوفرة في APTPCB.
• تجميع BGA والمكونات ذات الخطوة الدقيقة: تعرف على تحديات التجميع للمكونات ذات الخطوة الدقيقة التي غالبًا ما تحل محلها أو تتصل بها حزم RDL fan-out.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (المصطلحات الرئيسية)

المصطلح	التعريف
RDL (طبقة إعادة التوزيع)	طبقات معدنية تُودع على شريحة أو رقاقة لإعادة توجيه وسادات الإدخال/الإخراج إلى مواقع جديدة.
Fan-Out (توزيع مروحي)	تقنية تغليف حيث تمتد وصلات الإدخال/الإخراج إلى ما وراء الحافة المادية للشريحة.
Fan-In (توزيع داخلي)	تغليف حيث تقع جميع وصلات الإدخال/الإخراج داخل محيط الشريحة.
EMC (مركب صب الإيبوكسي)	المادة المغلفة المستخدمة لحماية الشريحة وتشكيل جسم الحزمة.
UBM (تعدين تحت النتوء)	طبقة الواجهة المعدنية بين وسادة النحاس وكرة اللحام.
L/S (خط/مسافة)	عرض المسار المعدني والمسافة إلى المسار المجاور.
KGD (شريحة جيدة معروفة)	شرائح عارية تم اختبارها والتحقق من وظيفتها قبل التغليف.
CTE (معامل التمدد الحراري)	مقياس لمدى تمدد المادة مع درجة الحرارة؛ حاسم للموثوقية.
انزياح الشريحة	الحركة غير المقصودة للشريحة أثناء عملية التشكيل.
PBO (بولي بنزوكسازول)	بوليمر عازل عالي الأداء يستخدم لطبقات RDL.
PI (بولي إيميد)	بوليمر حساس للضوء شائع الاستخدام كعازل في هياكل RDL.
طبقة البذور	طبقة معدنية رقيقة (عادة Ti/Cu) يتم رشها لتمكين الطلاء الكهربائي.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out (مراجعة DFM + التسعير)

هل أنت مستعد لنقل تصميمك من المفهوم إلى الإنتاج؟ توفر APTPCB مراجعات DFM شاملة وأسعارًا تنافسية للتعبئة والتغليف المتقدم والركائز عالية الكثافة.

للحصول على عرض أسعار دقيق، يرجى تقديم ما يلي:

• بيانات التصميم: ملفات GDSII أو ODB++ أو Gerber.
• التراص: عدد الطبقات المطلوب، سمك العازل، وتفضيل المواد (PI مقابل PBO).
• الحجم: كمية النماذج الأولية مقابل أهداف الإنتاج الضخم.
• متطلبات خاصة: التحكم في المعاوقة، تشطيبات سطحية محددة، أو بروتوكولات الاختبار.

بنى طبقة إعادة التوزيع (RDL) fan-out

يتطلب التنقل بنجاح في قائمة التحقق لركائز RDL fan-out اتباع نهج منضبط لقواعد التصميم، واختيار المواد، والتحقق من العملية. من خلال الالتزام بالمواصفات الخاصة بـ L/S، وتشكيل الفتحات (vias)، والتحكم في الانحراف الموضحة في هذا الدليل، يمكن للمهندسين تحقيق حلول تعبئة وتغليف متقدمة موثوقة وعالية الإنتاجية. سواء كنت تقوم بإنشاء نموذج أولي لنظام SiP جديد أو توسيع نطاق معالج محمول، فإن الاهتمام الدقيق بهذه العناصر في قائمة التحقق يضمن أن منتجك يلبي متطلبات الإلكترونيات الحديثة.

Related links

• إرشادات DFM
• قدرات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB)
• تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المتقدمة
• تجميع BGA والمكونات ذات الخطوة الدقيقة