从上一篇文章中我们得知芯片与封装的互联方式常见的主要有Wire Bonding(引线键合)和Flip Chip(倒装芯片)两种。在这里我们将要介绍Flip Chip (芯片倒装)工艺。
1、芯片倒装工艺介绍
顾名思义芯片倒装需要将芯片正面(有源面)朝下倒置,在工艺当中也会以这样的方式实现与载板组装和互联键合。
在使用倒装焊工艺时,首先要将芯片处理成FlipChip的形式,即需要在芯片表面布置上连接点,用来实现芯片I/O电路和封装载板的连接,此连接点称为晶圆凸点(bump)。晶圆凸点的制作工艺很多,如蒸发/溅射法、焊膏印刷-回流法、电镀法、钉头法、置球凸点法等,均可实现晶圆凸点的制作,但各种凸点制作工艺其各有特点,其关键是要保证凸点的一致性,这是工艺当中的关键。
凸点按材质可分为锡铅凸点(Solder bump)、铜凸点(Copper bump)、金凸点(Gold bump)等。其中凸点长度很短,具有很小小的感性系数,这会有益于芯片电性能的发挥。另外凸点采用的排列方式是面阵列布置,这可以极大地提高信号互联密度,满足不断增长的I/O数需求,适应产品线需求,目前大规模集成电路芯片普遍采用FC形式,如CPU、GPU等。
2、倒装焊接工艺
芯片倒装工艺的焊接工艺主要有熔焊、热压焊、超声焊、胶粘连接等,其中应用更广的主要是热压焊和超声焊。
在热压焊接工艺中,要求在把芯片贴放到基板上时,同时加压加热。该方法的优点是工艺简单,工艺温度低,并且无需使用焊剂,可以实现细间距连接。但缺点是热压压力较大,基板必须保证高的平整度,热压头也要有高的平行对准精度。
而超声热压焊主要适用于金凸点(Gold Bump)与镀金焊盘的键合。超声热压焊接是将超声波应用在热压连接中,可以使焊接过程更加快速。超声波技术的引入使连接材料可以实现迅速软化,易于塑性变形,其优点是可以降低连接温度,缩短加工处理的时间。而缺点是由于超声震动过强,可能在硅片上形成小的凹坑,造成产品质量不过关的情况。
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