🏭 Modül 7 · Üretim ve Ekosistem · Bölüm 7.7 · 8 dk okuma

Paketleme — FC-BGA

Çıplak die'dan müşteri çipine — flip-chip ball-grid array.

Önkoşul

Bu bölümde öğreneceklerin

  • FC-BGA paketleme adımlarını sırala (bumping, flip, underfill, balling)
  • Substrate ve heat spreader rollerini tanı
  • Ekipman ve süreç sürelerini belirt
  • Tayvan dış kaynak vs Türkiye yerli paketleme tartışmasını söyle
  • Y10+ heterojen paketleme (CoWoS) yolunu özetle

Açılış: Paketleme Çipi Müşteri'ye Hazır Yapar

Wafer’dan çıkan die: 10 mm × 10 mm silikon. Müşteri bunu PCB’ye nasıl takar? Paketleme.

Y1 için: FC-BGA (Flip-Chip Ball Grid Array). 30 mm × 30 mm paket, ~1500 pin.

Bu bölüm fiziksel paketleme akışını anlatır.

Sezgi: 4 Adım Paketleme 

Bare die (UNAM'dan)
    ↓ 1. Wafer bumping (lehim topu pad'lere)
    ↓ 2. Wafer dicing (tek tek die)
Die
    ↓ 3. Flip + bond (substrate üstüne)
    ↓ 4. Underfill (epoxy doldur)
    ↓ 5. Heat spreader + lid
    ↓ 6. Ball attach (BGA balls altta)
    ↓ 7. Final test
Paket çip

Tayvan’da Amkor/ASE bu işi yapar. Süre: 2 hafta.

Formalizm: Paketleme Adımları

L1 · Başlangıç

1. Wafer bumping:

Wafer üzerindeki pad’lere lehim toplar konur:

  • Cu pillar (15 µm).
  • Ucunda SnAg lehim (5 µm).
  • Pitch 100 µm tipik.

Y1 die’da ~1500 bump. Bumping bir wafer = 30 dk.

2. Wafer dicing:

Diamond saw veya laser → tek tek die. UNAM yapabilir veya Amkor.

3. Flip + bond:

Die “yüzü aşağı” → substrate üstüne. Lehim reflow (240°C) ile bond.

4. Underfill:

Die ile substrate arası boşluk → epoxy doldur. Termal stres koruma.

5. Heat spreader:

Üstüne Cu plate yapışır → ısı yayma.

6. Ball attach:

Substrat alt yüzeyinde ball-grid array (BGA) lehim topları. PCB’ye lehimlenir.

7. Final test:

Paket testi (Modül 7.6).

L2 · Tam

Paketleme malzemeleri:

  • Substrate: BT (Bismaleimide-Triazine) veya FR4 → çoklu metal katmanı (4-12).
  • Lehim: SnAgCu (kurşunsuz, RoHS).
  • Underfill: epoxy.
  • Heat spreader: Cu, Ni-coat.
  • BGA balls: SAC405 lehim.

Y1 paket maliyet:

  • Substrate: $20.
  • Bumping: $5.
  • Assembly: $15.
  • Test: $10.
  • Toplam: ~$50/paket (Tayvan Amkor).

100K paket/yıl = 5Mpaketleme.AncakTu¨rkiye′yelojistik+gu¨mru¨k+transferek5M paketleme. Ancak Türkiye'ye lojistik + gümrük + transfer ek 5/paket.

Türkiye yerli paketleme:

  • Bilgem’in pilot pkg lab var (sınırlı).
  • Yatırım: $10M tek-line FC-BGA hattı.
  • Kapasite: 100K paket/yıl yeter.
  • Maliyet: $40/paket (lojistik kazancı).

Y3+ hedef: yerli paketleme (Bilgem ortaklığı).

L3 · Derin

Y10 heterojen entegrasyon:

Y10 hedefi: SIDRA + HBM3 + I/O die tek pakette = CoWoS (TSMC patent).

Süreç:

  1. Interposer wafer (Si, sadece passive routing).
  2. Multi-die bond on interposer.
  3. Substrate’e bond.

Daha karmaşık + pahalı (~$500/paket).

Y100 3D-stack:

8 SIDRA die üst üste, TSV ile bağlanmış. Termal sorun.

Paketleme: $1000+/paket. Karmaşık supply chain.

Test paketleme’de:

  • Pre-bumping wafer test.
  • Post-assembly final test (5 dk).
  • Burn-in (24 saat 85°C, %95 paketler 1. saatte fail eder).

Burn-in: erken-failure’ı yakar. SIDRA Y1 hedefli mobil/edge için tipik 4 saat (kısa).

Lojistik:

Y1 die UNAM’dan → DHL freight → Tayvan Amkor (4 gün). Paketlenmiş çip Amkor → DHL → Türkiye (4 gün). Toplam paketleme cycle: 14 gün.

Y3+ yerli paketleme: 2 gün toplam.

Pin sayısı tasarım önemi:

Y1: 1500 pin. Y10 hedef: 3000-5000 pin (HBM ekstra 1024 pin).

Pin sayısı arttıkça paket alan + maliyet artar. Tasarım optimizasyon zorunlu.

Deney: Y1 Paket Bütçesi

100 die paketleme:

  • Bumping: 100 × 5=5 = 500.
  • Dicing: 100 × 1=1 = 100.
  • Assembly: 100 × 15=15 = 1500.
  • Underfill, lid: 100 × 5=5 = 500.
  • BGA: 100 × 5=5 = 500.
  • Test: 100 × 10=10 = 1000.
  • Toplam: 4100=4100 = 41/paket.

100K paket/yıl = $4.1M.

Tayvan’a ek (lojistik + transfer): 5/paket×100K=5/paket × 100K = 500K.

Toplam Tayvan dış kaynak: $4.6M/yıl.

Yerli alternatif (Bilgem): 4M/yıl(lojistiktasarruf4M/yıl (lojistik tasarruf 600K).

Yatırım 10M/10M / 600K tasarruf = 17 yıl geri ödeme. Sadece ekonomik düşünürsek dış kaynak iyi. Stratejik bonus (yerli kapasite) düşünülürse yerli tercih.

Kısa Sınav

1/6FC-BGA ne demek?

Laboratuvar Görevi

Y1 paket çeşit kararı.

Müşteri segmenti:

  • Mobil cihaz (kompakt, ucuz): plastik QFP yerine BGA. Y1 FC-BGA uyar.
  • Datacenter: yüksek pin, soğutma. FC-BGA standart.
  • Otomotiv: AEC-Q100 sertifika. FC-BGA + ek koruma.
  • Uzay/savunma: hermetic seal, radiation. Y1 için ek paket.

Karar: FC-BGA çoğu için yeterli. Özel uygulamalar için Y3+ paket çeşitleri.

Özet Kart

  • FC-BGA: flip-chip + ball-grid array. Y1 paket.
  • Adımlar: bumping → dicing → flip → underfill → spreader → balling → test.
  • Maliyet: $50/paket (Tayvan).
  • Türkiye yerli: $40 (yatırımdan sonra).
  • Y10: CoWoS heterojen.
  • Y100: 3D-stack.

Vizyon: Yerli Paketleme Sanayi

  • Y1: Tayvan dış kaynak.
  • Y3: BİLGEM yerli pilot pkg ($10M).
  • Y10: Mini-fab içi paketleme + CoWoS dış kaynak.
  • Y100: Tam yerli + 3D-stack kapasite.
  • Y1000: Wafer-scale (Cerebras tarzı) → paketleme tamamen değişir.

Daha İleri