NOVOTNÝ, M. Optimalizace procesu kontaktování CMOS čipů pro vyšší proudové zatížení [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Doc. Ing..Ivan Szendiuch,CSc. Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav mikroelektroniky Údolní 53, 602 00 Brno Posudek školitele Doktorand: Ing. Marek Novotný Název práce: Optimalizace procesu kontaktování CMOS čipů pro vyšší proudové zatížení Doktorand zahájil doktorské studium v roce 2004, kdy se iniciativně ujal řešení úkolů simulace a modelování v programu ANSYS. Po počátečním seznamování se mu podařilo zvládnout problematiku zaměřenou na modelování a simulace mechanického namáhání v elektronických sestavách v důsledku tepelného namáhání, a z této doby pochází také první publikace. Postupně prohluboval své znalosti a v druhé části doktorského studia vstoupil do řešení výzkumného úkolu MPO s názvem "Výzkum nových technologií pro kontaktování čipů integrovaných obvodů a vývoj měřícího systému pro analýzu spolehlivosti". V této fázi se podařilo napojit předešlé teoretické znalosti na praktické výstupy a díky týmové spolupráci na Ústavu mikroelektroniky dosáhnout konkrétních výsledků využitelných v praxi. To potvrdily i prezentace na renomovaných koferencích podtržené odbornou diskuzí (IMAPS a IEEE). Doktorand se podílel v průběhu studia na 29 publikacích, z nichž ve více než polovině je prvním autorem. Zde je třeba poznamenat, že problematika "wire bonding" je stále vysoce aktuální a má na mikroelektronických konferencích obyčejně svou vlastní sekci. Aktuálnost zvyšuje i vize využitelnosti této technologie pro konstrukci multičipových modulů a moderních 3D pouzder, jako jsou např. SiP, SOP a další. Samotná práce má velmi dobrou úroveň, i když jsou zde i určité rezervy. Je pravdou, že čím více a čím hlouběji se doktorand dostával k jádru dané problematiky, tím širší obzor možností se otvíral. Nakonec z časových důvodu byla práce ukončena v předloženém stadiu a za pozitivní lzepovažovat i tu skutečnost, že na ni lze navázat dalším výzkumem zaměřeným na spolehlivost technologie "wire bonding", včetně aplikace rektangulárních spojů. S ohledem nejen na předloženou práci, ale i poznání schopností doktoranda v průběhu studia hodnotím doktoranda ing. Marka Novotného kladně a lze předpokládat, že v průběhu svého pracovního zapojení prokáže schopnosti hodné doktorského titulu.
Posudek disertační práce Optimalizace procesu kontaktování CMOS čipů pro vyšší proudové zatížení Školitel: Doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc., Ústav mikroelektroniky, FEKT VUT v Brně Doktorand: Ing. Marek Novotný Recenzent: Doc. Ing. Pavel Mach, CSc., Katedra elektrotechnologie, FEL ČVUT v Praze Disertační práce je rozdělena do 8 kapitol, dále následuje přehled použité literatury, seznam vlastních zdrojů, curriculum vitae doktoranda, seznam obrázků, tabulek a model drátkového propojení v programu ANSYS. Práce má celkem 97 stran, 95 obrázků a 8 tabulek. V práci chybí seznam použitých zkratek a symbolů. Problematika kontaktování, optimalizace vlastností kontaktů a kontaktovacích technologií je "evergreen" snad již od doby, kdy byla zkonstruována a realizována první relé. To, že je jí neustále věnována pozornost svědčí o náročnosti uvedené problematiky i o tom, že technologie kontaktování a její problematika se vyvíjení spolu s vývojem nových materiálů, součástek i technologických možností. Proto považuji téma zvolené ke zpracování za velice aktuální. V první části práce se doktorand zabývá přehledem základních technologií připojování čipů. Tento problém je možné rozdělit na dvě části: na připojení čipu na substrát a na propojení kontaktů čipů s vývody pouzdra součástky. Autor se však soustředí pouze na propojování čipů s vývody pouzdra technologií drátkování ("wirebonding"). Nejsou zde zmíněny a hlouběji analyzovány další technologie, např. připojování na poduškové (kuličkové) kontakty ("BGA"), technologie připojování na fólii ("TAB") a technologie převráceného čipu ("Flip chip"). Modelováním kuličkových kontaktů se přitom doktorand v další části práce zabývá, stejně jako problematikou připojení čipu na různé substráty. V další části práce se doktorand věnuje modelování mikroelektronických struktur. K tomu užívá metodu konečných prvků a program ANSYS. Uveďte, jak jste ověřoval přesnost modelu a jaký vliv na přesnost modelu má zvolená síť konečných prvků. Na str. 28 autor uvádí možnosti, jak snížit mechanické pnutí ve spoji. Jako jednu z možností uvádí optimální návrh plošek. Vysvětlete podrobněji jak je možné snížit napětí ve spoji optimálním návrhem plošek. Na obr. 14 je uvedena tvorba intermetalické vrstvy pro pájku SnPb, jejíž užívání však již není dle směrnice RoHS EU od 1. 7. 2006 doporučeno. Dnes je proto pájení prováděno bezolovnatými pájkami. Uveďte vznik intermetalické slitiny v případě, že bude pájení provedeno bezolovnatou pájkou typu SAC. Další část práce je věnována modelování připojení čipů na různé substráty. Modelování je provedeno pro "starou" pájecí slitinu SnPb a pro bezolovnatou slitinu SAC. Nenalezl jsem však složení uvedených pájek. Také v modelování rozložení pnutí tak, jak je uvedeno na obr. 19, chybí stupnice, podle které by bylo možné stanovit velikost tohoto pnutí. V tabulce 3 jsou uvedeny konstanty pro výpočet životnosti potřebné pro modelování životnosti pájených spojů metodou konečných prvků. Chybí bližší popis, co tyto konstanty představují. Charakterizujte je. Na obrázcích 26 až 28 je v jejich spodní části barevná stupnice, která charakterizuje velikost pnutí. Tato stupnice je doplněna číselným popisem. Zde chybí uvedení jednotek, které jsou těmito číselnými hodnotami popsány. Uveďte je. Dtto i pro řadu dalších obrázků. V další části práce doktorand uvádí návrh čipu použitého pro měření kvality drátkových a poduškových spojů, provedené typy zatěžování spojů a jeho výsledky. Je třeba ocenit, že doktorand provedl verifikaci výsledků získaných simulací (alespoň jejich části) praktickým experimentem. Za vlastní přínos doktorské práce lze jednoznačně považovat zjištění míst a příčin porušení drátků pro různé typy drátků a jejich průměry. Důvody poruch doktorand také vysvětlil. Závěry práce jsou přínosem pro danou vědeckou oblast i pro praktické aplikace technologie wirebonding. Doktorand v přehledu své publikační činnosti uvádí celkem 19 publikací, na kterých je prvním autorem a 10 dalších publikací, na kterých je spoluautorem. Bylo by dobré doplnit uvedené publikace procentním podílem autorství doktoranda. Jedna z publikací je časopisecká v recenzovaném časopise, ostatní jsou konferenční. Práce je zpracována po formální i grafické stránce velice pečlivě. To, že se v ní vyskytují některé drobné překlepy, nesnižuje to její kvalitu. Práce je multidisciplinární. Je třeba ocenit, že doktorand prokázal, že je schopen jak dobrého zvládnutí technologie simulace s použitím programu ANSYS, tak návrhu sofistikovaného integrovaného obvodu i realizace a vyhodnocení praktických experimentů. Je třeba také zdůraznit, že doktorand musel zvládnout jak teoretickou problematiku, tak praktickou problematiku na takové úrovni, aby mohl, v průběhu zpracování práce, řešit a vyřešit řadu problémů jak v oblasti simulace, tak experimentální. Veliký objem vykonané práce je důkazem aktivity doktoranda a kvality jeho školitele. Oceňuji i logicky stavěnou, graficky hezky provedenou a přehlednou zprávu. Proto práci, v souladu se zákonem č. 111/1998 Sb. par. 47, doporučuji k obhajobě Doc. Ing. Pavel Mach, CSc. V Praze dne 16. listopadu 2009
Katedra mikroelektroniky, Fakulta elektrotechniky a informatiky, STU v Bratislave Ilkovičova 3, 812 19 Bratislava OPONENTSKÝ POSUDOK na dizertačnú prácu Ing. Mareka Novotného : "Optimalizace procesu kontaktovaní CMOS čipu pro vyšší proudové zatížení" Téma práce bola zvolená v súlade so súčasným trendom v oblasti výskumu technológii mikroelektronických štruktúr. O aktuálnosti témy svedčia referencie na vedecké publikácie použité v práci, z ktorých značná časť je z obdobia posledných 8 rokov. Predložená dizertačná práca je rozdelená na teoretickú a aplikačnú časť. V úvode prvej časti autor výstižne spracoval prehľad súčasného stavu problematiky a venoval pozornosť všeobecnému popisu modelovania mikroelektronických štruktúr s využitím metódy konečných prvkov pomocou počítačového programu ANSYS. Za prínos tejto časti práce možno uviesť pomerne podrobnú analýzu získaných výsledkov zameraných na simuláciu teplotných, elektrických a mechanických vlastností vybraných typov spojov so substrátom, ďalej na analýzu mechanizmov vzniku porúch a možnosti ich eliminácie. Osobitne možno vyzdvihnúť spracovanie výsledkov matematického modelovania elektrických vlastností rôznych konfigurácií prepojenia čipu na substrát. V druhej časti práce autor podrobne popisuje podmienky za ktorých bola pripravená a uskutočnená séria experimentov. Ide o podrobnú analýzu použitého testovacieho čipu, vzoriek a testovacej metódy. V rámci dizertačnej práce bolo uskutočnených množstvo experimentov, ktoré majú význam jednak pre overenie možností vlastného výskumného potenciálu, ale tiež pre vytvorenie predpokladov pre ďalšiu úspešnú prácu. Boli uskutočnené krátkodobé i dlhodobé testy s výsledkami, ktoré znamenajú prínos pre prax i pre pokračovanie v ďalších experimentoch. Dizertačná práca je po formálnej stránke napísaná prehľadne s dobrou grafickou úpravou až na niektoré detaily v obrázkoch a v texte. Práci by prospelo uvedenie zoznamu skratiek a symbolov a podrobnejší popis jednotlivých časti štruktúr obr.17, obr. 24 , resp. schémy testovacieho čipu, obr.61 Napriek vyššie uvedeným pripomienkam ktoré majú formálny charakter prináša dizertačná práca nové významné poznatky najmä z oblasti optimalizácie technologického postupu pri kontaktovaní CMOS čipov používaných pri vyšších prúdových zaťaženiach. Získané poznatky boli akceptované aj na medzinárodnej úrovni, prezentované najmä na zahraničných vedeckých konferenciách a sympóziách. K práci mám tieto otázky : 1. Pri skúmaní zaťažiteľnosti spojov a degradačných procesov nie je potrebné venovať väčšiu pozornosť aj analýze vplyvu hrúbky vrstvy kontaktnej plôšky? 2. Pri dlhodobejších teplotných skúškach nebol pozorovaný vznik purpurového moru ( purple plague ) spojov Au-Al ? 3. Aká je presnosť a výpovedná hodnota výsledkov získaných simuláciou pomocou programu ANSYS v porovnaní s experimentom ? Doktorand preukázal svojou dizertačnou prácou schopnosť vedecky pracovať a prezentovať výsledky svojej práce . Predložená práca splňuje požiadavky kladené na dizertačnú prácu. Na základe predchádzajúceho hodnotenia odporúčam dizertačnú prácu prijať k obhajobe a po úspešnej obhajobe navrhujem Ing. M. Novotnému udeliť vedecko-akademickú hodnosť. V Bratislave 15. 11. 2009 Doc. Ing. Ladislav Hulényi, PhD.
eVSKP id 26074