倒装芯片的特点和工艺流程

倒装芯片的特点和工艺流程

1.  倒装芯片焊接的概念

倒装芯片焊接（Flip-chip Bonding）技术是一种新兴的微电子封装技术，它将工作面（有源区面）上制有凸点电极的芯片朝下，与基板布线层直接键合。

2.  倒装芯片焊接的特点

与传统的引线键合技术（Wire Bonding）相比,倒装芯片焊接技术键合焊区的凸点电极不仅仅沿芯片四周边缘分布，而是可以通过再布线实现面阵分布。因而倒装芯片焊接技术具有如下优点：

（1）    尺寸小、薄，重量更轻；

（2）    密度更高，使用倒装焊技术能增加单位面积内的I/O数量；

（3）    性能提高，短的互连减小了电感、电阻以及电容，信号完整性、频率特性更好；

（4）    散热能力提高，倒装芯片没有塑封体，芯片背面可用散热片等进行有效的冷却，使电路的可靠性得到提高；

（5）    倒装凸点等制备基本以圆片、芯片为单位，较单根引线为单位的引线键合互连来讲，生产效率高，降低了批量封装的成本。

3.  倒装芯片焊接的工艺流程

倒装芯片焊接的一般工艺流程为

（1）    芯片上凸点制作;

（2）    拾取芯片;

（3）    印刷焊膏或导电胶;

（4）    倒装焊接（贴放芯片）;

（5）    再流焊或热固化(或紫外固化);

（6）    下填充。

4.  倒装芯片焊接的关键技术

芯片上制作凸点和芯片倒装焊工艺是推广倒装芯片焊接的技术关键。

（1）    凸点制作

凸点制作工艺很多,如蒸发/溅射法、焊膏印刷-回流法、化镀法、电镀法、钉头法、置球凸点法（SB2-Jet）等。各种凸点制作工艺其各有特点，关键是要保证凸点的一致性。特别是随着芯片引脚数的增多以及对芯片尺寸要求的提高，凸点尺寸及其间距越来越小，制作凸点时又不能损伤脆弱的芯片。

现在主流应用的凸点制作方法是印刷/转写——搭载——回流法。该方法是通过网板印刷或针转写的方式把助焊剂涂到芯片表面后，通过搭载头把锡球放置到助焊剂上，再进入回转炉固化。

（2）    倒装焊接

倒装技术主要有熔焊、热压焊、超声焊、胶粘连接等。现在应用较多的有热压焊和超声焊。

热压焊接工艺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，无需使用焊剂，可以实现细间距连接；缺点是热压压力较大，仅适用于刚性基底（如氧化铝或硅），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。为避免半导体材料受到不必要的损害，设备施加压力要有精确的梯度控制能力。

超声热压焊连接是将超声波应用在热压连接中，使焊接过程更加快速。超声波的引入使连接材料迅速软化，易于实现塑性变形。热超声的优点是可以降低连接温度，缩短加工处理的时间。缺点是可能在硅片上形成小的凹坑，主要是由于超声震动过强造成的。该方法主要适用于金凸点、镀金焊盘的组合。