從上一篇文章中我們得知芯片與封裝的互聯(lián)方式常見的主要有Wire Bonding(引線鍵合)和Flip Chip(倒裝芯片)兩種。在這里我們將要介紹Flip Chip (芯片倒裝)工藝。

芯片倒裝.png

1、芯片倒裝工藝介紹

顧名思義芯片倒裝需要將芯片正面(有源面)朝下倒置,在工藝當中也會以這樣的方式實現(xiàn)與載板組裝和互聯(lián)鍵合。

在使用倒裝焊工藝時,首先要將芯片處理成FlipChip的形式,即需要在芯片表面布置上連接點,用來實現(xiàn)芯片I/O電路和封裝載板的連接,此連接點稱為晶圓凸點(bump)。晶圓凸點的制作工藝很多,如蒸發(fā)/濺射法、焊膏印刷-回流法、電鍍法、釘頭法、置球凸點法等,均可實現(xiàn)晶圓凸點的制作,但各種凸點制作工藝其各有特點,其關鍵是要保證凸點的一致性,這是工藝當中的關鍵。

凸點按材質(zhì)可分為錫鉛凸點(Solder bump)、銅凸點(Copper bump)、金凸點(Gold bump)等。其中凸點長度很短,具有很小小的感性系數(shù),這會有益于芯片電性能的發(fā)揮。另外凸點采用的排列方式是面陣列布置,這可以極大地提高信號互聯(lián)密度,滿足不斷增長的I/O數(shù)需求,適應產(chǎn)品線需求,目前大規(guī)模集成電路芯片普遍采用FC形式,如CPU、GPU等。

錫鉛凸點.png

2、倒裝焊接工藝

芯片倒裝工藝的焊接工藝主要有熔焊、熱壓焊、超聲焊、膠粘連接等,其中應用更廣的主要是熱壓焊和超聲焊。

在熱壓焊接工藝中,要求在把芯片貼放到基板上時,同時加壓加熱。該方法的優(yōu)點是工藝簡單,工藝溫度低,并且無需使用焊劑,可以實現(xiàn)細間距連接。但缺點是熱壓壓力較大,基板必須保證高的平整度,熱壓頭也要有高的平行對準精度。

而超聲熱壓焊主要適用于金凸點(Gold Bump)與鍍金焊盤的鍵合。超聲熱壓焊接是將超聲波應用在熱壓連接中,可以使焊接過程更加快速。超聲波技術(shù)的引入使連接材料可以實現(xiàn)迅速軟化,易于塑性變形,其優(yōu)點是可以降低連接溫度,縮短加工處理的時間。而缺點是由于超聲震動過強,可能在硅片上形成小的凹坑,造成產(chǎn)品質(zhì)量不過關的情況。

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