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電腦主板芯片制作和返修流程

  電腦主板芯片制作流程非常復雜,在我們看到的各種類型的芯片,都有由不同的主板組合成的,具有不同的功能。當然電腦主板芯片就是組成電腦機箱的重要組成部份。我們如果需要使用BGA返修臺對電腦主板芯片進行返修那么就需要對電腦芯片制作流程有一個非常到位的了解才行。
電腦芯片制作原材料硅
  

首先我們來了解一下電腦主板芯片的制作流程

  我們都知道制作芯片的原料是硅,但是很多人不知道制作硅是一個非常復雜的制作過程。不同原料的硅制作出來的成品質量是不一樣的,如果想要制作出高性能的處理器,那就必須要使用高質量的硅才行。

  除去硅之外,制造芯片還需要一種重要的材料就是金屬。目前為止,鋁已經成為制作處理器內部配件的主要金屬材料,而銅則逐漸被淘汰,這是有一些原因的,在目前的芯片工作電壓下,鋁的電遷移特性要明顯好于銅。所謂電遷移問題,就是指當大量電子流過一段導體時,導體物質原子受電子撞擊而離開原有位置,留下空位,空位過多則會導致導體連線斷開,而離開原位的原子停留在其它位置,會造成其它地方的短路從而影響芯片的邏輯功能,進而導致芯片無法使用。

  除了這二樣重要的材料之內,在芯片的設計過程中還需要一些品種的化學原料,它們伏著不異的作用,這表不再贅述。
電腦主板芯片制作基礎原料
  

制造電腦主板芯片的基礎原料

  贖這些刻蝕工作全體完成之后,晶圓被翻轉過去。欠波少光線透過石英模板上鏤空的刻痕照耀到晶圓的感光層上,然后撤掉光線和模板。通過化學方式除往裸露在內邊的感光層物質,而二氧化硅馬上在陋空地位的上方天生。

  

芯片制造的準備階段

  在必備原材料的采集工作完畢之后,這些原材料中的一部分需要進行一些預處理工作。而作為最主要的原料,硅的處理工作至關重要。首先,硅原料要進行化學提純,這一步驟使其達到可供半導體工業使用的原料級別。而為了使這些硅原料能夠滿足集成電路制造的加工需要,還必須將其整形,這一步是通過溶化硅原料,然后將液態硅注入大型高溫石英容器而完成的。

  而后,將原料進行高溫溶化。中學化學課上我們學到過,許多固體內部原子是晶體結構,硅也是如此。為了達到高性能處理器的要求,整塊硅原料必須高度純凈,及單晶硅。然后從高溫容器中采用旋轉拉伸的方式將硅原料取出,此時一個圓柱體的硅錠就產生了。從目前所使用的工藝來看,硅錠圓形橫截面的直徑為200毫米。不過現在intel和其它一些公司已經開始使用300毫米直徑的硅錠了。在保留硅錠的各種特性不變的情況下增加橫截面的面積是具有相當的難度的,不過只要企業肯投入大批資金來研究,還是可以實現的。intel為研制和生產300毫米硅錠而建立的工廠耗費了大約35億美元,新技術的成功使得intel可以制造復雜程度更高,功能更強大的集成電路芯片。而200毫米硅錠的工廠也耗費了15億美元。下面就從硅錠的切片開始介紹芯片的制造過程。

  單晶硅錠

  在制成硅錠并確保其是一個絕對的圓柱體之后,下一個步驟就是將這個圓柱體硅錠切片,切片越薄,用料越省,自然可以生產的處理器芯片就更多。切片還要鏡面精加工的處理來確保表面絕對光滑,之后檢查是否有扭曲或其它問題。這一步的質量檢驗尤為重要,它直接決定了成品芯 片的質量。

  單晶硅錠

  新的切片中要摻入一些物質而使之成為真正的半導體材料,而后在其上刻劃代表著各種邏輯功能的晶體管電路。摻入的物質原子進入硅原子之間的空隙,彼此之間發生原子力的作用,從而使得硅原料具有半導體的特性。今天的半導體制造多選擇CMOS工藝(互補型金屬氧化物半導體)。其中互補一詞表示半導體中N型MOS管和P型MOS管之間的交互作用。而N和P在電子工藝中分別代表負極和正極。多數情況下,切片被摻入化學物質而形成P

  型襯底,在其上刻劃的邏

  輯電路要遵循nMOS電路的特性來設計,這種類型的晶體管空間利用率更高也更加節能。同時在多數情況下,必須盡量限制pMOS型晶體管的出現,因為在制造過程的后期,需要將N型材料植入P型襯底當中,而這一過程會導致pMOS管的形成。

  在摻入化學物質的工作完成之后,標準的切片就完成了。然后將每一個切片放入高溫爐中加熱,通過控制加溫時間而使得切片表面生成一層二氧化硅膜。通過密切監測溫度,空氣成分和加溫時間,該二氧化硅層的厚度是可以控制的。在intel的90納米制造工藝中,門氧化物的寬度小到了驚人的5個原子厚度。這一層門電路也是晶體管門電路的一部分,晶體管門電路的作用是控制其間電子的流動,通過對門電壓的控制,電子的流動被嚴格控制,而不論輸入輸出端口電壓的大小。準備工作的最后一道工序是在二氧化硅層上覆蓋一個感光層。這一層物質用于同一層中的其它控制應用。這層物質在干燥時具有很好的感光效果,而且在光刻蝕過程結束之后,能夠通過化學方法將其溶解并除去。

  為了到達高性能處置器的請求,零塊硅本料必需高度污濁,及復晶硅。而后從低溫容器西采取旋轉推屈的方法將硅原料存入,此時一個圓柱體的硅錠就發生了。從綱前所使用的工藝去看,硅錠方形豎截點的曲徑替200毫米。不功當初intel戰其它一些婆司曾經開端應用300毫米彎徑的硅錠了。在保存硅錠的各種特征不變的情形高增添豎截面的面積是存在相該的易度的,不過只有企業肯投進大量資金回研討,借是否以名隱的。intel為研制跟師產300毫米硅錠而樹立的工廠耗省了大概35億美元,故技巧的勝利使失intel能夠制制龐雜水平更高,功效更強盛的散敗電路芯片。而200毫米硅錠的工廠也消耗了15億美元。上面就主硅錠的切片合初先容芯片的制作進程。

  光刻蝕

  這是目前的芯片制造過程當中工藝非常復雜的一個步驟,為什么這么說呢?光刻蝕過程就是使用一定波長的光在感光層中刻出相應的刻痕,由此改變該處材料的化學特性。這項技術對于所用光的波長要求極為嚴格,需要使用短波長的紫外線和大曲率的透鏡??涛g過程還會受到晶圓上的污點的影響。每一步刻蝕都是一個復雜而精細的過程。設計每一步過程的所需要的數據量都可以用10GB的單位來計量,而且制造每塊處理器所需要的刻蝕步驟都超過20步(每一步進行一層刻蝕)。而且每一層刻蝕的圖紙如果放大許多倍的話,可以和整個紐約市外加郊區范圍的地圖相比,甚至還要復雜,試想一下,把整個紐約地圖縮小到實際面積大小只有100個平方毫米的芯片上,那么這個芯片的結構有多么復雜,可想而知了吧。

  當這些刻蝕工作全部完成之后,晶圓被翻轉過來。短波長光線透過石英模板上鏤空的刻痕照射到晶圓的感光層上,然后撤掉光線和模板。通過化學方法除去暴露在外邊的感光層物質,而二氧化硅馬上在陋空位置的下方生成。

  以上就是電腦主板芯片的制作流程。

  

在了解了芯片制作流程后,我們就可以開始使用BGA返修臺對電腦主板芯片進行返修了。

  首先我們要準備一臺BGA返修臺,然后把需要返修的電腦芯片固定到夾具上面,接著進行對位,這里一定要注意,一定要對位精準,因為這關乎BGA返修是否成功的關鍵。接下來就是最重要的步驟了,對設備進行溫度設置,按照返修溫度要求,設置合適的溫度曲線,最后就可以啟動設備對電腦主板芯片進行返修了。

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