1.1.3. Операции сборки и корпусирования ис

 

1.      Скрайбирование и разделение чипов.

 

Алмазный резец («скрайбер») и ломка

Алмазный диск (резка)

Лазерная резка

 

2.      Монтаж в корпусе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.      Испытание готовой схемы

 

Испытания проводятся на компьютеризованных испытательных тестовых стендах.

На каждой операции возможна порча ИС. Это определяет процент выхода годных ИС.

 

 

1.2 Оптимизация стоимости одного активного элемента в составе бис

 

     Существует определенный уровень интеграции, при котором обеспечивается минимум стоимости одного активного элемента в составе БИС.

Выделим две стадии технического процесса изготовления БИС.

1.      Изготовление кристалла (от резки, до испытания ИС на неразрезаемой пластине)

2.      Монтаж БИС (от резки пластины до упаковки готовых ИС)

 

При увеличении числа элементов растет стоимость изготовления кристалла особенно с учетом процента выхода годных, но падают затраты на сборку по отношению к одному элементу, поэтому существует минимум затрат на один элемент.

 

1.2.1. Стоимостные характеристики операций получения кристалла и сборки ис.

 

a)      Изготовление кристалла

Оптимизация стоимости одной ИС.

                                                                               (1.2.1)

С- стоимость изготовления ИС с учетом сборки

С_пл­ – стоимость пластины, на которой размещены ИС

Р₁ – процент выхода годных при обработке пластины

Р_2­ – процент выхода годных при сборке

С_СБ­ – стоимость сборки

 

Р – процент выхода, он же вероятность получить годную ИС или пластину.

Р₁ = 0.1 – 0.9       (10-90 %)

Р₂  = 0.5 – 0.95    (10-95 %)

 

Теперь оценим стоимость получения одного элемента в составе БИС.

n -  число элементов

Из (1.2.1) получаем :

                                                              (1.2.2)

 

Обозначим :

                                                                                                 (1.2.3)

 

С₁ – стоимость изготовления одного активного элемента БИС без затрат на сборку и без брака (Р₁ = Р₂ = 1). Очевидно, что С₁ << C₀

Нам еще понадобится оценка площадей, которые занимает ИС или её составные элементы:

А₀ – площадь, занимаемая одним элементом (одним транзистором)

А_s – площадь одной ИС       

1.2.2. Вероятностные характеристики получения годной ис

 

Пусть d – плотность дефектов на поверхности БИС (к.з. между шинами, проколы изолирующего слоя и т.п.).

В 80-е годы считалось хорошо d = 0.1 мм^-2 (1 дефект на 10 мм²) . Сейчас серьезные фирмы имеют d = 0.0005 мм^-2  т.е. 1 дефект на 2000 мм² . Это определяется уровнем технической культуры (число пылинок на 1 м³ и т.д.)

 (см. табл. в конце этого параграфа )

В – коэффициент поражаемости (не всякий прокол изолирующего слоя катастрофа)   В = 0.5 – 0.7

Итак, среднее число дефектов  на одной ИС :

                                                                                            (1.2.4)

 

Какова вероятность получения ИС без дефектов при среднем числе дефектов на одну ИС ?

Ответ дает распределение Пуассона :

 

 

р(m) – вероятность осуществления m событий  при среднем числе, равном а .

 

Отступление от темы:

Пример использования распределения Пуассона:

 

Пусть а  = 10 (среднее число студентов в группе). Тогда распределение Пуассона даёт:

р(5) = 0.038

р(9) = 0.125

р(10) = 0.125

р(12) = 0.095

р(15) = 0.035     - это вероятность обнаружить группу, в которой 5, 9, 10, 12 или 15 студентов.

 

В нашем случае          а  = z

                                     m = 0

 

 - вероятность того, что в конкретной ИС дефектов нет при среднем числе дефектов по большому числу ИС, равному z.

 

Итак :

,                                                                                          

 

Вернёмся к формуле (1.2.2). Подставим в неё Р₁. Получим:

 

                                                                            (1.2.5)

С₁ – определено формулой (1.2.3)

Положим, что С₁  не зависит от n. С ростом n растут затраты на оборудование и технологическую подготовку. Т.е. мы предполагаем, что без сборки и без брака один активный элемент стоит одинаково при изготовлении 10 или 10⁶ элементов в составе одной ИС.

 

Если это предположение изменить, то получаются другие оценки, но сама идея оценки минимума не изменится!

 

Преобразуем член 

Появился еще параметр:

                                                                        (1.2.6)

 

В этом параметре обобщены основные характеристики производства БИС.

С_СБ­ – стоимость сборки

С₁ – стоимость изготовления одного активного элемента БИС без затрат на сборку и без брака (Р₁ = Р₂ = 1)

 d – плотность дефектов

А₀ – площадь одного элемента