RU2511007C2 - Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules - Google Patents

Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules Download PDF

Info

Publication number
RU2511007C2
RU2511007C2 RU2012125467/28A RU2012125467A RU2511007C2 RU 2511007 C2 RU2511007 C2 RU 2511007C2 RU 2012125467/28 A RU2012125467/28 A RU 2012125467/28A RU 2012125467 A RU2012125467 A RU 2012125467A RU 2511007 C2 RU2511007 C2 RU 2511007C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
electronic modules
density electronic
manufacturing high
yield ratio
Prior art date
Application number
RU2012125467/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012125467A (en
Inventor
Леонид Викторович Воронцов
Ринат Шаукатович Тахаутдинов
Дмитрий Григорьевич Щербаков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2012125467/28A priority Critical patent/RU2511007C2/en
Publication of RU2012125467A publication Critical patent/RU2012125467A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2511007C2 publication Critical patent/RU2511007C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to microelectronics and can be used to increase yield ratio when manufacturing high-density electronic modules. When manufacturing high-density electronic modules by forming built-in passive elements, directly assembling active elements (chips) and layered formation of interconnections before manufacturing and assembling the electronic elements, a modification of the circuit is produced, which is intended only for testing thereof, and multifunctional probing of operating capacity of each element is carried out using processing procedures after forming passive elements and assembling active elements and before forming interconnections.
EFFECT: wider range of methods of lowering the cost of manufacturing high-density electronic modules, high yield ratio.
7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к электронике, а точнее к микроэлектронике.The invention relates to electronics, and more specifically to microelectronics.

Что такое выход годных в данном случае?What is the yield in this case?

Выход годных - характеристика «качества технологического процесса, показывающая долю годных (недефектных) изделий в изготовленной партии (либо по групповой заготовке).Suitable yield is a characteristic of the “quality of the technological process, showing the share of suitable (non-defective) products in the manufactured batch (or by group procurement).

Выход годных, как правило, определяют как отношение количества годных изделий к общему объему партии (количеству изделий на групповой заготовке) и выражают в процентах. Обычно при этом учитываются т.н. годные изделия с первого прохода, т.е. не подвергавшиеся ремонту и восстановлению, однако в некоторых случаях выход годных с первого прохода выделяют как отдельную характеристику» (http:/www.elinform.ru/dictionary_262.htm).Yield, as a rule, is defined as the ratio of the number of suitable products to the total batch volume (the number of products on a group procurement) and expressed as a percentage. Usually, the so-called suitable products from the first pass, i.e. not subjected to repair and restoration, however, in some cases, the yield from the first pass is distinguished as a separate characteristic ”(http: /www.elinform.ru/dictionary_262.htm).

Фактически увеличение выхода годных означает снижение стоимости электронных модулей.In fact, an increase in yield means a reduction in the cost of electronic modules.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала способов снижения стоимости изготовления высокоплотных электронных модулей.The technical result of the invention is to expand the arsenal of methods to reduce the cost of manufacturing high-density electronic modules.

Уровень техникиState of the art

Обратимся к аналогам.Let's turn to analogues.

Один из путей снижения стоимости изготовления электронных модулей предложен в российском патенте 2133522 «Способ изготовления и контроля электронных компонентов».One of the ways to reduce the manufacturing cost of electronic modules is proposed in Russian patent 2133522 "Method for the manufacture and control of electronic components."

«Способ изготовления и контроля электронных компонентов заключается в том, что множество кристаллов располагают в пресс-форме, ориентируясь на контактные площадки кристаллов и базовые элементы пресс-формы, изолируют все незащищенные поверхности кристаллов, кроме контактных площадок. Специфика способа заключается в том, что при расположении в пресс-форме кристаллы фиксируют между собой с образованием группового носителя, обеспечивая расположение лицевых поверхностей кристаллов в единой плоскости с одной из поверхностей группового носителя, при этом на эту плоскость наносят одновременно все проводники, необходимые для электротермотренировки и контроля, а также внешний разъем носителя. Одновременно с кристаллами в пресс-форму помещают групповую металлическую рамку, рамку фиксируют одновременно с кристаллами. Групповой носитель может быть также образован гибкой печатной платой, соединенной с жестким основанием. Техническим результатом изобретения является удешевление процессов электротермотренировки и финишного контроля, сокращение длительности технологического процесса сборки и контроля электронного компонента».“A method of manufacturing and control of electronic components is that many crystals are placed in the mold, focusing on the contact pads of the crystals and the basic elements of the mold, isolate all unprotected surfaces of the crystals, except for the contact pads. The specificity of the method lies in the fact that, when placed in a mold, the crystals are fixed with each other with the formation of a group carrier, ensuring that the front surfaces of the crystals are in the same plane with one of the surfaces of the group carrier, while all the conductors necessary for electrotraining are applied to this plane simultaneously and control, as well as an external media connector. Simultaneously with the crystals, a group metal frame is placed in the mold; the frame is fixed simultaneously with the crystals. The group medium may also be formed by a flexible printed circuit board connected to a rigid base. The technical result of the invention is to reduce the cost of electrothermal training and finishing control, reducing the duration of the assembly process and control of the electronic component. "

Другой путь - увеличение выхода годных за счет высокой надежности межсоединений (российский патент 2193259).Another way is to increase the yield due to the high reliability of the interconnects (Russian patent 2193259).

Также предлагается проектирование тестопригодности схем при их разработке.Design of testability of circuits during their development is also proposed.

«Проектирование тестопригодности схем при их разработке (Design-For-Testability, DFT) является ключевой и интегральной составляющей современного проектирования электронных схем и печатных плат. Ожидаемый уровень тестопригодности (в процентах покрытия тех или иных, заранее планируемых к тестированию, дефектов) обычно закладывается в технические требования новых разработок и подтверждается компьютерным моделированием тестопригодности еще до того, как начинается изготовление и монтаж печатных плат, узлов и систем. Правила тестопригодного проектирования <…> предполагают видоизменение топологии и/или связей между элементами схемы или даже добавление дополнительных элементов (внутрисхемных или наружных), которые могут никак не быть связаны с функционированием схемы и предназначены только лишь для обеспечения ее тестируемости» (http://www.jtag-test.ru/Solutions/DFT.php).“Designing testability of circuits during their development (Design-For-Testability, DFT) is a key and integral component of modern design of electronic circuits and printed circuit boards. The expected level of test suitability (as a percentage of coverage of certain defects previously planned for testing) is usually laid down in the technical requirements of new developments and is confirmed by computer simulation of test suitability even before of how the manufacture and installation of printed circuit boards, components and systems. The rules of test-fit design <...> involve modifying the topology and / or connections between circuit elements or even adding additional elements (in-circuit or external), which may not be connected with the functioning of the circuit and are intended only to ensure its testability ”(http: // www.jtag-test.ru/Solutions/DFT.php).

Этот способ и выбран за прототип.This method is selected for the prototype.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Выход годных при изготовлении электронных модулей является важнейшей характеристикой производства. При изготовлении высокоплотных, функционально и физически насыщенных электронных модулей (ВПЭМ) их работоспособность зависит от большого количества причин. Наиболее существенное влияние на увеличение выхода годных оказывает работоспособность пассивных элементов после их формирования и активных элементов после их монтажа. Традиционно применяют входной контроль работоспособности активных элементов в ограниченных условиях функционирования, промежуточный технологический контроль пассивных элементов и выходной контроль функционирования готового модуля вместе с испытаниями в рабочем диапазоне температур и других заданных условий. В результате на этапе выходного контроля лишь фиксируется неработоспособность ВПЭМ, обусловленная невозможностью предшествующего полноценного контроля элементов в диапазоне рабочих температур и других условий. Отсутствует возможность заранее, на начальных стадиях изготовления ВПЭМ, существенно повлиять на выход годных, обусловленный указанной проблемой.Output suitable for the manufacture of electronic modules is the most important characteristic of production. In the manufacture of high-density, functionally and physically saturated electronic modules (VPEM), their performance depends on a large number of reasons. The most significant effect on the increase in yield is exerted by the efficiency of passive elements after their formation and active elements after their installation. Traditionally, the input control of operability of active elements in limited operating conditions, the intermediate technological control of passive elements and the output control of the functioning of the finished module along with tests in the operating temperature range and other specified conditions are used. As a result, at the stage of the output control, the VPEM inoperability is only recorded due to the impossibility of the previous full-fledged control of elements in the range of operating temperatures and other conditions. There is no possibility in advance, at the initial stages of production of VPEM, to significantly affect the yield due to this problem.

Для решения проблемы предлагается изменить состав и последовательность операций изготовления ВПЭМ таким образом, чтобы работоспособность активных и пассивных элементов в рабочем диапазоне условий могла быть проконтролирована на начальной стадии изготовления. Тогда проведение остальных менее критичных операций изготовления ВПЭМ несущественно повлияет на выход годных. В результате выход годных ВПЭМ в основном будет определяться контролем на начальной стадии изготовления.To solve the problem, it is proposed to change the composition and sequence of operations for the production of VPEM so that the operability of active and passive elements in the operating range of conditions can be controlled at the initial stage of manufacture. Then, the implementation of the remaining less critical operations for the manufacture of VPEM will not significantly affect the yield. As a result, the yield of suitable VPEM will mainly be determined by control at the initial stage of manufacture.

Для достижения цели предлагается в технологическом маршруте после формирования пассивных элементов и прямого монтажа активных элементов провести их герметизацию изоляционным компаундом, позволяющим защитить их от внешнего воздействия в диапазоне рабочих условий. Затем сформировать известными способами (фотолитографией, лазерной обработкой, металлизацией, планаризацией и др.) контактные выводы и перед последующим послойным формированием межсоединений проводить известными способами полнофункциональный зондовый контроль работоспособности каждого элемента в рабочем диапазоне температур и других внешних условий.To achieve the goal, it is proposed that after the formation of passive elements and direct installation of active elements, it is proposed to seal them with an insulating compound, which allows them to be protected from external influences in the range of operating conditions. Then, to form contact conclusions by known methods (photolithography, laser processing, metallization, planarization, etc.) and, before the subsequent layer-by-layer formation of interconnects, carry out, by known methods, full-function probe monitoring of the operability of each element in the operating temperature range and other external conditions.

Чтобы это было возможным, проводят последовательно следующие технологические операции, иллюстрируемые фиг.1-7:To make this possible, the following technological operations are carried out sequentially, illustrated in figures 1-7:

1. Несущественные операции.1. Minor transactions.

2. Подготовка поверхности подложки.2. Preparation of the surface of the substrate.

3. Формирование встроеннных тонкопленочных элементов R, С, L, микрополосковых элементов и др. На фиг.1 в качестве примера показано сопротивление 1 и конденсатор 2 с диэлектриком 3 на подложке 4.3. The formation of embedded thin-film elements R, C, L, microstrip elements, etc. Figure 1 shows, by way of example, resistance 1 and capacitor 2 with dielectric 3 on substrate 4.

4. Выполнение прямого монтажа кристаллов интегральных схем (чипов) различных типов (СВЧ монолитные интегральные схемы, СБИС, микроэлектромеханические системы, системы на кристалле, силовые сборки, единичные полупроводниковые элементы, фотоприемники, пассивные элементы в «чип»-исполнении и др.). На фиг.2 к изображенному на фиг.1 добавлен чип 5.4. Performing direct mounting of crystals of integrated circuits (chips) of various types (microwave monolithic integrated circuits, VLSI, microelectromechanical systems, systems on a chip, power assemblies, single semiconductor elements, photodetectors, passive elements in a "chip" version, etc.). In Fig. 2, the chip 5 is added to that shown in Fig. 1.

5. Заливка сформированного на подложке набора элементов слоем изоляционного полимера выше уровня самого высокого элемента на величину технологического запаса, например известного фотополимера SU-8 на 5-50 мкм выше уровня поверхности кристаллов (полимер 6 на фиг.3).5. Filling the set of elements formed on the substrate with an insulating polymer layer above the level of the highest element by the amount of technological stock, for example, the well-known SU-8 photopolymer, 5-50 microns higher than the surface of the crystals (polymer 6 in FIG. 3).

6. Вскрытие областей контактов к залитым элементам, например, методом фотолитографии (область контакта 7 на фиг.4).6. Opening the contact areas to the filled elements, for example, by photolithography (contact area 7 in figure 4).

7. Заполнение металлизацией вскрытых окон в полимерном слое, например, вакуумным напылением и гальваническим доращиванием слоя меди на всю глубину вскрытых окон (металлизация 8 на фиг.5).7. Filling with metallization of opened windows in the polymer layer, for example, by vacuum deposition and galvanic growth of the copper layer to the entire depth of the opened windows (metallization 8 in FIG. 5).

8. Планаризация (например, плоское шлифование и химико-механическое полирование) поверхности сформированного слоя до полного разделения всех контактов (фиг.6).8. Planarization (for example, flat grinding and chemical-mechanical polishing) of the surface of the formed layer to the complete separation of all contacts (Fig.6).

9. Очистка поверхности контактов для обеспечения их минимального омического сопротивления и электрических зондов на последующих операциях (фиг.6).9. Cleaning the surface of the contacts to ensure their minimum ohmic resistance and electrical probes in subsequent operations (Fig.6).

10. Выполнение полнофункционального контроля всех элементов путем помещения подложки на специализированный термозадающий держатель, последовательного присоединения измерительных зондов к контактам элементов и проведения комплекса требуемых измерений (на фиг.7 показаны измеритель сопротивления 9, измеритель емкости 10 и функциональный тестер 11).10. Performing full-function control of all elements by placing the substrate on a specialized heat-setting holder, sequentially connecting the measuring probes to the contacts of the elements and performing the set of required measurements (Fig. 7 shows a resistance meter 9, a capacitance meter 10, and a functional tester 11).

11. Направление технологических модулей, успешно прошедших контроль, на последующие технологические операции и снятие с маршрута не прошедших контроль.11. The direction of technological modules that have successfully passed control to subsequent technological operations and removal from the route of failed control.

12. Несущественные операции.12. Minor transactions.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 иллюстрирует формирование встроенных тонкопленочных элементов.Figure 1 illustrates the formation of embedded thin film elements.

Фиг.2 иллюстрирует выполнение прямого монтажа кристаллов интегральных схем (чипов) различных типов.Figure 2 illustrates the implementation of direct mounting crystals of integrated circuits (chips) of various types.

Фиг.3 иллюстрирует заливку сформированного на подложке набора элементов слоем изоляционного полимера.Figure 3 illustrates the filling formed on the substrate of a set of elements with a layer of insulating polymer.

Фиг.4 иллюстрирует вскрытие областей контактов к залитым элементам.Figure 4 illustrates the opening of the contact areas to the flooded elements.

Фиг.5 иллюстрирует заполнение металлизацией вскрытых окон в полимерном слое.Figure 5 illustrates the metallization filling of open windows in the polymer layer.

Фиг.6 иллюстрирует планаризацию поверхности сформированного слоя до полного разделения всех контактов и очистку поверхности контактов.Fig.6 illustrates the planarization of the surface of the formed layer to the complete separation of all contacts and cleaning the surface of the contacts.

Фиг.7 иллюстрирует выполнение полнофункционального контроля всех элементов.7 illustrates the implementation of full-function control of all elements.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На предприятии в течение 2 лет проводят зондовый контроль тестовых образцов в соответствии с описываемым способом на установке Sammit 12000 фирмы Agilent Technologies (USA). Это позволило повысить количество годных изделий после формирования многослойной коммутационной разводки в среднем на 27% за счет своевременной отбраковки полуфабрикатов на начальном этапе изготовления.For 2 years, the company conducts probe control of test samples in accordance with the described method at the Sammit 12000 installation of Agilent Technologies (USA). This made it possible to increase the number of suitable products after the formation of multi-layer switching wiring by an average of 27% due to the timely rejection of semi-finished products at the initial stage of manufacture.

Claims (1)

Способ увеличения выхода годных при изготовлении высокоплотных электронных модулей на основе формирования встроенных пассивных элементов, прямого монтажа активных элементов (чипов) и послойного формирования межсоединений, заключающийся в том, что еще до изготовления и монтажа электронных модулей разрабатывают видоизменение схемы, которое предназначено только для ее тестируемости, отличающийся тем, что позволяет за счет технологических операций после формирования пассивных и монтажа активных элементов и перед формированием межсоединений провести многофункциональный зондовый контроль работоспособности каждого элемента. A way to increase the yield of high-density electronic modules suitable for manufacturing based on the formation of built-in passive elements, direct mounting of active elements (chips) and layer-by-layer formation of interconnects, which consists in the fact that even before the manufacture and installation of electronic modules, a modification of the circuit is developed, which is intended only for its testability , characterized in that it allows due to technological operations after the formation of passive and installation of active elements and before the formation of the interconnect The intention is to carry out multifunctional probe monitoring of the health of each element.
RU2012125467/28A 2012-06-20 2012-06-20 Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules RU2511007C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125467/28A RU2511007C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125467/28A RU2511007C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012125467A RU2012125467A (en) 2013-12-27
RU2511007C2 true RU2511007C2 (en) 2014-04-10

Family

ID=49785787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012125467/28A RU2511007C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2511007C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196513U1 (en) * 2019-12-19 2020-03-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" HIGH DENSITY ELECTRONIC MODULE
RU216173U1 (en) * 2022-06-08 2023-01-19 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт молекулярной электроники" Test device for detecting the effects of changing electrophysical parameters in VLSI layers

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116542032B (en) * 2023-04-24 2024-04-09 广州市粤港澳大湾区前沿创新技术研究院 Chip integrated design method and system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2036538C1 (en) * 1990-07-02 1995-05-27 Царева Людмила Георгиевна Method for protection of semiconductor devices prior to their sealing
RU2133522C1 (en) * 1997-11-03 1999-07-20 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" Process of manufacture and test of electron components
RU2193259C1 (en) * 2001-10-31 2002-11-20 Сасов Юрий Дмитриевич Method for manufacturing three-dimensional polymeric electronic module
RU2193260C1 (en) * 2001-10-31 2002-11-20 Сасов Юрий Дмитриевич Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module
RU2221312C1 (en) * 2002-08-15 2004-01-10 Сасов Юрий Дмитриевич Method for producing three-dimensional electronic module
US20090028491A1 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 General Electric Company Interconnect structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2036538C1 (en) * 1990-07-02 1995-05-27 Царева Людмила Георгиевна Method for protection of semiconductor devices prior to their sealing
RU2133522C1 (en) * 1997-11-03 1999-07-20 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" Process of manufacture and test of electron components
RU2193259C1 (en) * 2001-10-31 2002-11-20 Сасов Юрий Дмитриевич Method for manufacturing three-dimensional polymeric electronic module
RU2193260C1 (en) * 2001-10-31 2002-11-20 Сасов Юрий Дмитриевич Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module
RU2221312C1 (en) * 2002-08-15 2004-01-10 Сасов Юрий Дмитриевич Method for producing three-dimensional electronic module
US20090028491A1 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 General Electric Company Interconnect structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Анализ тестопригодности схем", URL:http://www.jtag-test.ru/Solutions/DFT.php. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196513U1 (en) * 2019-12-19 2020-03-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" HIGH DENSITY ELECTRONIC MODULE
RU216173U1 (en) * 2022-06-08 2023-01-19 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт молекулярной электроники" Test device for detecting the effects of changing electrophysical parameters in VLSI layers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012125467A (en) 2013-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5567818B2 (en) Semiconductor interposer and manufacturing method thereof (silicon interposer test for 3D chip stack)
Chen et al. Cost-effective integration of three-dimensional (3D) ICs emphasizing testing cost analysis
US8033012B2 (en) Method for fabricating a semiconductor test probe card space transformer
KR101339493B1 (en) Space Transformer for Probe Card and Manufacturing Method Thereof
TWI466205B (en) Methods and apparatus for bimodal wafer testing
US6831357B2 (en) Circuit substrate device, method for producing the same, semiconductor device and method for producing the same
US6423558B1 (en) Method for fabricating integrated circuit (IC) dies with multi-layered interconnect structures
KR20020028159A (en) Massively parallel interface for electronic circuit
US8692136B2 (en) Method of repairing probe card and probe board using the same
WO2001036990A2 (en) Wafer level interposer
US9568543B2 (en) Structure and method for testing stacked CMOS structure
JP4343256B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
RU2511007C2 (en) Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules
US8312407B2 (en) Integration of open space/dummy metal at CAD for physical debug of new silicon
TW201820575A (en) Space transformers for probe cards, and associated systems and methods
CN103412163A (en) Elastic polymer material-based micro-electromechanical systems probe card change-over plate
US20070111340A1 (en) Method for in-line testing of semiconductor wafers
TWI431278B (en) Semiconductor test probe card space transformer
US6002267A (en) In-line voltage plane tests for multi-chip modules
Kada Development of functionally innovative 3D-integrated circuit (dream chip) technology/high-density 3D-integration technology for multifunctional devices
Shambrook et al. High-density multichip interconnect (HDMI)
US9784786B2 (en) Device for electrically testing the interconnections of a microelectronic device
JP4877465B2 (en) Semiconductor device, semiconductor device inspection method, semiconductor wafer
US20220187341A1 (en) Microelectronic test interface substrates, devices, and methods of manufacture thereof layer level test and repair on buildup redistribution layers
Viswanathan et al. Analysis of multilayer and multifunctional circuit in processor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200621