PO 445

26 progettare 445 • aprile 2022 non si verificano, oltreché dare un’ulteriore conferma che il risultato visto in prova è plausibile, realistico e significativo”. Dal chip alla scheda Per la tipologia di progetti e ambiti di ricerca che vengono condotti dalla R&D italiana di STMicroelectronics, il ricorso alla simulazione multifisica riguarda prin- cipalmente l’impiego di una fisica legata alla meccanica strutturale e a moduli per la simulazione termica, strettamente legata alla prima. Uno dei primissimi ambiti su cui il team di R&D italiano ha cominciato a lavorare nel 2008 concerne l’interazione dellameccanica del wafer con il testing che viene condotto al termine della produzione in camera bianca, una fase chiamata Elec- trical wafer sorting (EWS), ovvero il collau- do elettrico del wafer. Un secondo ambito su cui il team è molto attivo riguarda poi la realizzazione delle interconnessioni che collegano il chip di silicio all’esterno del componentemediante un filo, che deve es- sere saldato su specifiche zone del compo- nente. “Questo passaggio va sotto il nome di wire bonding - prosegue Sala -, e ab- biamo qui una lunga esperienza di simula- zione termomeccanica declinata su diversi aspetti quali lo studio di ciò che subisce il filo durante il processo oppure degli effetti legati alla saldatura a carico della parte di interfaccia del componente, il cosiddetto pad.Vi sono poi alcuni lavori specifici legati proprio all’ottimizzazione della struttura stessa del pad, che implicano soluzioni di design legato alla progettazione in sé del prodotto. Altri lavori vengono condotti più a livello di sistema, indagando aspetti macroscopici dell’interazione tra il pezzo di silicio e il suo packaging, inteso come un involucro del chip realizzato con materiali plastici e resinosi. Vi è in questo caso una interazione diretta tra il silicio e la sua applicazione finale, la scheda elettronica, soprattutto per quanto riguarda il mondo consumer”. In questo specifico ambito è di particolare interesse il progetto che studia l’assorbimento dell’umidità a carico della copertura in EMC (epoxy molding com- pound), resina in materiale polimerico che interviene in questa fase del processo di stampaggio del chip al fine di fornire una protezione meccanica al componente di silicio, fornendo una migliore consistenza generale al prodotto. Simulare la permeabilità Il materiale impiegato nello stampaggio dell’involucro protettivo dei chip è stato scelto in quanto già largamente impiegato in una varietà di altre applicazioni di STMi- croelectronics. Compito del materiale è for- nire un certo livello di protezione fungendo da barriera alla penetrazione di acqua e liquidi, onde prevenire l’insorgere di pro- blemi di corrosione elettrochimica a carico dei componenti. I componenti prodotti da STMicroelectronics hanno infatti numero- se applicazioni in ambiente esterno, come ad esempio nei sistemi integrati nelle au- tomobili che comportano una prolungata esposizione alle condizioni ambientali. A tale riguardo, i packaging ceramici, uni- che soluzioni in grado di garantire una protezione totale dei componenti in silicio, non rappresentano una scelta conveniente dal punto di vista industriale, se non per alcune applicazioni di nicchia. “Una delle problematiche di cui mi sono occupato personalmente in questo specifico ambito del packaging dei chip riguarda la limitata impermeabilità del materiale polimerico impiegato - racconta quindi Sala -. L’attività di ricerca svolta serve qui non solo a capire possibili fenomeni di fallimento, ma anche per sceglieremeglio e più nello specifico le prove di qualifica che permettono di verifi- care se il prodotto che sto realizzano offre una sufficiente resistenza a determinate condizioni ambientali”. L’attività di simu- lazione condotta negli ultimi cinque anni ha quindi avuto come specifico oggetto di studio le modalità con cui acqua e umidità penetrano all’interno del rivestimento po- limerico del componente. A tale scopo è stata impiegata la soluzione Comsol Mul- tiphysics, utilizzando nello specifico anche la fisica che simula le leggi di Flick che de- SCENARI Simulazioni con il software Comsol Multiphysics nel passaggio dal chip in silicio ai componenti finiti. STMicroelectronics fa ampio ricorso alla simulazione nella progettazione del package dei circuiti