第四講微系統(tǒng)封裝技術(shù)-倒裝焊技術(shù)

1、第四講：倒裝芯片技術(shù)（Flip Chip Technology）,,優(yōu)點(diǎn)：1.互連線很短，互連產(chǎn)生的電容、電阻電感比引線鍵合和載帶自動(dòng)焊小得多。從而更適合于高頻高速的電子產(chǎn)品。2.所占基板面積小，安裝密度高?？擅骊嚥季?，更適合于多I/O數(shù)的芯片使用。3.提高了散熱熱能力，倒裝芯片沒有塑封，芯片背面可進(jìn)行有效的冷卻。4.簡(jiǎn)化安裝互連工藝，快速、省時(shí)，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)：1.芯片上要制作凸點(diǎn)，增加了工藝難度和成本。2.焊點(diǎn)

2、檢查困難。3.使用底部填充要求一定的固化時(shí)間。4.倒裝焊同各材料間的匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力問題需要解決。,信號(hào)效果比較,歷史,IBM1960年研制開發(fā)出在芯片上制作凸點(diǎn)的倒裝芯片焊接工藝技術(shù)。95Pb5Sn凸點(diǎn)包圍著電鍍NiAu的銅球。后來制作PbSn凸點(diǎn)，使用可控塌焊連接（C4），無銅球包圍。Philoc－ford等公司制作出Ag－Sn凸點(diǎn)Fairchield——Al凸點(diǎn)Amelco——Au凸點(diǎn)目前全世界的倒裝芯片消耗量超過年6

3、0萬片，且以約50％的速度增長(zhǎng)，3％的圓片用于倒裝芯片凸點(diǎn)。幾年后可望超過20％。,C4：Controlled Collapse Chip Connection 可控塌陷芯片連接,優(yōu)點(diǎn)：1.工藝簡(jiǎn)單，倒裝焊時(shí)易于熔化回流2.熔化的焊料可以彌補(bǔ)凸點(diǎn)的高度不一致或基板不平而引起的高度差3.對(duì)凸點(diǎn)金屬所加的焊接壓力小，從而不易損壞芯片和焊點(diǎn)4.熔化時(shí)有較大的表面張力，具有“自對(duì)準(zhǔn)”效果。,倒裝芯片工藝概述,主要工藝步驟：第一步: 凸

4、點(diǎn)底部金屬化 第二步：芯片凸點(diǎn)制作第三步：將已經(jīng)凸點(diǎn)的晶片組裝到基板上第四步： 使用非導(dǎo)電填料填充芯片底部孔隙,第一步：凸點(diǎn)底部金屬化（UBM）,第二步: 回流形成凸點(diǎn),第三步：倒裝芯片組裝,第四步：底部填充與固化,幾種倒裝芯片焊接方式,凸點(diǎn)的制作,UBM凸點(diǎn)形成,,,對(duì)UBM的要求,必須與焊區(qū)金屬以及圓片鈍化層有牢固的結(jié)合力： Al是最常見的IC金屬化金屬，典型的鈍化材料為氮化物、氧化物以及聚酰亞胺 。和焊區(qū)金屬要有很好的歐

5、姆接觸：在沉積UBM之前要通過濺射或者化學(xué)刻蝕的方法去除焊區(qū)表面的Al氧化物。,要有焊料擴(kuò)散阻擋層：必須在焊料與焊盤焊區(qū)金屬之間提供一個(gè)擴(kuò)散阻擋層要有一個(gè)可以潤(rùn)濕焊料的表面：最后一層要直接與凸點(diǎn)接觸，必須潤(rùn)濕凸點(diǎn)焊料。,氧化阻擋層：為保證很好的可焊性，要防止UBM在凸點(diǎn)的形成過程中氧化。 對(duì)硅片產(chǎn)生較小的應(yīng)力： UBM結(jié)構(gòu)不能在底部與硅片產(chǎn)生很大的應(yīng)力，否則會(huì)導(dǎo)致底部的開裂以及硅片的凹陷等可靠性失效。,UBM 結(jié)構(gòu)示意圖,,,UBM

6、 結(jié)構(gòu),UBM 一般由三層薄膜組成 :1、粘附以及擴(kuò)散阻擋層：使用的典型金屬有：Cr 、Ti、 Ti/W 、Ni、Al、Cu、 Pd 和Mo。典型厚度：0.05-0.2 mm.,2 焊料潤(rùn)濕層： 典型金屬: Cu、Ni、Pd。 典型厚度:0.05-0.1 mm。3 氧化阻擋層： 典型金屬：Au。 典型厚度：0.05-0.1 mm。,UBM的層次組合,這些薄膜層

7、的組合出現(xiàn)了很多的UBM結(jié)構(gòu)，例如：Ti/Cu/Au、Ti/Cu、Ti/Cu/Ni、TiW/Cu/Au、Cr/Cu/Au、Ni/Au、 Ti/Ni/Pd、 以及 Mo/Pd.其結(jié)構(gòu)對(duì)本身的可靠性影響很大，據(jù)報(bào)道Ti/Cu/Ni (化學(xué)鍍 Ni) 的UBM 比 Ti/Cu 的粘附結(jié)合力要強(qiáng)。UBM的結(jié)構(gòu)也影響它與焊區(qū)金屬、它與凸點(diǎn)之間的可靠性。,層次組合特點(diǎn),UBM的沉積方法,濺射：用濺射的方法一層一層地在硅片上沉積薄膜，然后通過光刻

8、技術(shù)形成UBM圖樣，并刻蝕掉不是圖樣的部分。 蒸鍍： 利用掩模，通過蒸鍍的方法在硅片上一層一層地沉積。化學(xué)鍍:采用化學(xué)鍍的方法在Al焊盤上選擇性地鍍Ni。常常用鋅酸鹽工藝對(duì)Al表面進(jìn)行處理。無需真空及圖樣刻蝕設(shè)備，低成本。,化學(xué)鍍鎳,化學(xué)鍍鎳用作UBM的沉積，金屬鎳起到連接/擴(kuò)散阻擋的作用，同時(shí)也是焊料可以潤(rùn)濕的表面。鎳的擴(kuò)散率非常小，與焊料也幾乎不發(fā)生反應(yīng)，因此非常適合作為共晶焊料的UBM金屬?；瘜W(xué)鍍鎳既可以用于UBM金屬的沉

9、積，也可以用來形成凸點(diǎn)。,化學(xué)鍍鎳特點(diǎn),無定形化學(xué)鍍鎳層中沒有晶界，無法形成擴(kuò)散的通道，所以是一層良好的擴(kuò)散阻擋層。鎳UBM的厚度一般為1～15 μm ， 而5 μm厚的鎳UBM就能使焊料凸點(diǎn)的可靠性明顯提高。,鍍鎳之后，還要在鎳上鍍一層厚度為0.05-0.1 μm的金，它主要是防止鎳發(fā)生氧化，以保持它的可焊性。,鋁焊盤上化學(xué)鍍鎳前處理,由于鋁焊盤表面有一層氧化物，鍍層金屬無法粘附在這樣的表面上，因此要對(duì)鋁表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硪郧宄?/p>

10、化物層。最一般的方法是在鋁焊盤上鋅酸鹽處理(zincation) ，還有：鍍鈀活化 (palladium activation) 、鎳置換(nickel displacement) 、直接鍍鎳等。,鋅酸鹽處理(Zincation),該技術(shù)是在鋁的表面沉積一層鋅，以防止鋁發(fā)生氧化，該技術(shù)的反應(yīng)原理如下：,當(dāng)Al焊區(qū)金屬浸入鋅酸鹽溶液中時(shí)，Al上的氧化層就溶解下來，它與NaOH發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：,鋅酸鹽處理步驟,清洗：清理鋁表面的輕度

11、污染，通常采用堿性清洗劑。 腐蝕：清除鋁表面的微小氧化物顆粒，一般采用稀釋的酸性腐蝕液，如硫酸、硝酸、硝酸－氫氟酸混合液等。 鍍鋅：將鋁浸入鋅槽中，該槽內(nèi)盛有強(qiáng)堿性溶液，最終鋅便在鋁表面形成。,為了使隨后的鍍鎳層光潔而均勻，鋅層應(yīng)該薄而均勻。第一輪鍍往往形成一層粗糙的鋅層，其顆粒尺寸從3~4 mm到小于1 mm不等，這樣的表面使隨后的鍍鎳層也非常粗糙。,第一輪鍍鋅,第一輪粗糙的表面,導(dǎo)致不均勻、粗糙的鍍鎳結(jié)果

12、,第二輪鍍鋅,上述問題可以通過二次鍍鋅來解決，在該過程中，前次形成的鋅層被稀釋的硝酸腐蝕掉，然后再進(jìn)行第二輪鍍鋅，這樣的處理就能使鍍鋅層薄而均勻。下面是再次鍍鋅的Al焊盤：,鍍鋅工藝的一個(gè)缺點(diǎn)就是鋁也會(huì)被鍍液腐蝕掉，二次鍍鋅工藝中尤其嚴(yán)重， 0.3-0.4 mm 厚的鋁將被腐蝕掉。因此，在該工藝中，鋁的厚度至少應(yīng)該大于1 mm 。在鍍鋅過程中，鋅沉積在鋁表面，而同時(shí)鋁及氧化鋁層則被腐蝕掉。鋅保護(hù)鋁不再發(fā)生氧化，鋅層的厚度很薄，而且取決

13、于鍍液的成份、浴槽的狀況、溫度、時(shí)間、鋁的合金狀態(tài)等因素。,鋅酸鹽處理步驟,鍍鎳：鍍鋅之后，鋁被浸入鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，這種鍍液為硫酸鎳的酸性溶液，成份還包括次磷酸鈉或者氫化硼作為還原劑，反應(yīng)原理見下式：,鍍鎳,鍍鎳之前，晶圓的背面必須覆上阻擋層。鎳能夠在硅的表面生長(zhǎng)，則那些未經(jīng)鈍化的硅表面也會(huì)有鎳形成，但是這種連接非常不牢固，很容易脫落，從而在細(xì)間距電路中引起短路。,其它鋁焊盤處理技術(shù),鈀活化工藝：該工藝是在鋁上鍍一層鈀。首先，鋁

14、經(jīng)過清洗和腐蝕去除表面氧化物，該過程與鍍鋅工藝中的一樣。然后，鋁被浸入鈀溶液中，鈀有選擇地沉積在鋁表面。之后，鋁再被浸入化學(xué)鍍鎳的溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍。,鎳置換工藝： 鎳置換工藝是指用置換鍍槽中的鎳離子置換鋁，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁表面的預(yù)處理。該工藝首先也是要對(duì)鋁表面進(jìn)行清洗和腐蝕，然后將鋁浸入置換鍍槽中，之后再浸入化學(xué)鍍槽中鍍鎳。,直接鍍鎳工藝： 在該工藝中，采用活性劑來清除經(jīng)過清洗和腐蝕的鋁的表面氧化物，之后立即將鋁直接

15、浸入鍍槽中鍍鎳。,凸點(diǎn)技術(shù),凸點(diǎn)常用的材料是Pb/Sn合金，因?yàn)槠浠亓骱柑匦匀缱灾行淖饔靡约昂噶舷侣涞取?自中心作用減小了對(duì)芯片貼放的精度要求。下落特點(diǎn)減小了共面性差的問題。,焊料凸點(diǎn)方法,常見的凸點(diǎn)形成辦法:蒸鍍焊料凸點(diǎn)電鍍焊料凸點(diǎn)印刷焊料凸點(diǎn)釘頭焊料凸點(diǎn) 放球凸點(diǎn) 焊料轉(zhuǎn)移凸焊料“噴射”技術(shù),1、蒸鍍凸點(diǎn),Evaporation through mask C4),Process stepsMask alignment

16、Sequential evaporation ofThin UBM layer: Cr/Cr-Cu/Cu/AuBall: Pb/SnReflow into spheresCharacteristics Proprietary of IBMNeed for a metallic maskPitch 200 µmBump height 100 - 125 µmExpensive,Evaporation

17、 with thick photoresist,Process stepsSpin on thick photoresist (30 - 60 µm)Sequential evaporation ofThin UBM layer: Cr/Cr-Cu/Cu/AuBall: Pb/SnLift off photoresistReflow into spheresCharacteristics Variation o

18、f previous methodHigher pitch,蒸鍍凸點(diǎn)步驟示意圖,步驟,1、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)硅片濺射清洗（前去除氧化物,使表面粗糙）2、金屬掩模（由背板、彈簧、金屬模板以及夾子等構(gòu)成）3、UBM蒸鍍（Cr/CrCu/Cu/Au)4. 焊料蒸鍍（ 97Pb/Sn 或95Pb/Sn. 100-125mm，圓錐臺(tái)狀）5. 凸點(diǎn)成球( IBM的C4工藝回流成球狀或者M(jìn)otorola的E3工藝共晶部分回流）,電鍍凸點(diǎn)橫截面示意圖,

19、電鍍凸點(diǎn)步驟示意圖,步驟,1、硅片清洗（方法和目的與蒸鍍中清洗相同）2、UBM沉積（ TiW－Cu－Au ，濺射到整個(gè)硅片上。理論上講， UBM 層提供了一個(gè)平均電流分布以利于一致的電鍍。圖(a)是硅片覆蓋了TiW的情形，為了形成微球或者圖釘帽結(jié)構(gòu)，施加掩模（b），沉積一定高度的Cu和Au（c）凸點(diǎn)總體高度為85μm to 100 μm。,3、焊料的電鍍： 再次施加掩模，以電鍍凸點(diǎn)（d）。當(dāng)凸點(diǎn)形成之后，掩模被剝離（e）。 暴露在外的

20、UBM刻蝕掉。4、回流成球見圖（f） 。,CharacteristicsOther bump materials: AuAu/SnThe plating process can induce wafer stressEquipment compatible with other microelectronic technologiesMinimum pitch 40 µmBump height 30 - 75

21、µm,Difficulties:Bump height highly dependent in current densityVariations in current density across the wafer gives non uniformity in bump heightDifficult in using thick photoresistsDepositAlignExposure,電鍍凸點(diǎn),P

22、atterned thick PR(40mm),Plated bump, before reflow,After Reflow (100 mm ball, 280mm pitch),3、焊膏印刷凸點(diǎn),Delco 電子（DE） 、倒裝芯片技術(shù)公司（FCT）、朗訊等公司廣泛常用焊膏印刷成凸點(diǎn)的方法。目前各種焊膏印刷技術(shù)可達(dá)到250 mm的細(xì)間距。下面簡(jiǎn)介DE/FCT的基本工藝。,焊膏印刷凸點(diǎn)橫截面示意圖,Screen printing,

23、Process stepsStencil alignmentSolder paste deposition with a squeegeeReflow into spheresCharacteristicsMinimum pitch: 200 µmStencil printing thickness: 100 - 50 µm Same bump heightSolder pastes: Sn/

24、Pb, Sn/Pb/Ag, Sn/Ag, Sn/SbPb free pastes: In, Pd, Sn/Ag/CuMost widespreadVery high yield,焊膏印刷凸點(diǎn)的步驟示意圖,步驟,1、清洗：方法與目的與蒸鍍相同。2、UBM沉積圖（a） ：濺射Al、Ni、Cu三層。 3、圖形刻蝕成型：在UBM上施用一定圖樣的掩模，刻蝕掉掩模以外的UBM（b），然后去除掩模，露出未UBM（c）。4、焊膏印刷以及回流

25、：見圖（d）（e）,焊料印刷凸點(diǎn)形貌,4、釘頭焊料凸點(diǎn),使用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)線鍵合中的方法來形成凸點(diǎn)，Au絲線或者 Pb基的絲線。其過程與導(dǎo)線鍵合基本相同，唯一的差別就是：球在鍵合頭形成之后就鍵合到焊盤上，其絲線馬上從球頂端截?cái)唷?這種方法要求UBM與使用的絲線相容。然后這種圖釘式的凸點(diǎn)通過回流或者整形方法形成一個(gè)圓滑的形狀，以獲得一致的凸點(diǎn)高度。一般地，這種凸點(diǎn)與導(dǎo)電膠或者焊料配合使用以進(jìn)行組裝互連。,釘頭凸點(diǎn)形貌,未整形的Au釘頭凸點(diǎn)與

26、整形后的凸點(diǎn),釘頭焊料凸點(diǎn)步驟示意圖,Process stepsSequential creation of a ball with a ball bonder and ball bond Overall planarisation of bumpsOptional reflow into spheresCharactersiticsBall material: Au (Pb free)Min. ball size: 45

27、µm (3 ? wire ?)Min. pitch: 70 µmNo need for UBM in substrateUsable in single chipsNo self alignmentCheap, but low throughput,,釘頭凸點(diǎn),,,,5、放球法凸點(diǎn),PacTech研制一種Solder Ball Bumper。一個(gè)植球頭單元在放球的同時(shí)通過光纖施加激光脈沖進(jìn)行回流焊。,,,,

28、,,放球法設(shè)備,6、焊料轉(zhuǎn)送,凸點(diǎn)在載體上形成，然后轉(zhuǎn)送到焊盤上去。載體必須是與焊料不潤(rùn)濕的材料，如硅片、熱阻玻璃片等。 首先，通過蒸鍍?cè)谳d體上形成凸點(diǎn)，其圖樣與芯片焊盤極度的一致。載體圖樣的形成通過金屬模板掩模與抬起工藝來制作。,焊料轉(zhuǎn)送簡(jiǎn)介,在沉積凸點(diǎn)之前，要沉積大約 1000 A°厚度的金薄層。它用來增加焊料與載體的粘附力，以防止焊料從載體上分離，而且增加分離焊料熔化前的潤(rùn)濕時(shí)間，使得它有足夠的時(shí)間來潤(rùn)濕UBM，下一步就

29、是焊料轉(zhuǎn)送。如果要將凸點(diǎn)轉(zhuǎn)移到硅片上，將載體分割后放在涂了焊劑的硅片上。如果要將凸點(diǎn) 轉(zhuǎn)移到單個(gè)芯片上，則將晶片放在途有焊劑的載體上。然后進(jìn)行回流，凸點(diǎn)與載體不潤(rùn)濕，從而焊接到晶片焊盤上。,焊料傳送步驟示意圖,7. Electroless plating,Process stepsPad conditioningZinkationBump electroless depositionCharacteristicsNo nee

30、d for electrodesPhotolithography not requiredBump material: Ni/AuMinimum pitch 75 µmBump diameter 40 µmBump height 5 - 30 µm,8. 柔性凸點(diǎn)法,存在的問題：1.凸點(diǎn)高度不均勻，基板存在的凸凹不平、彎曲或扭曲等造成焊接時(shí)凸點(diǎn)變形2.累積應(yīng)力可使凸點(diǎn)下面的薄薄金屬阻擋層或鈍化

31、層開裂3.焊接后在凸點(diǎn)芯片與基板間填充有機(jī)聚合物來緩解應(yīng)力和維持良好的互連接觸。但一般商用有機(jī)聚合物與凸點(diǎn)金屬和基板的熱匹配性差，特別是熱膨脹或吸潮脹大時(shí)，可引起互連接觸的阻值增大，甚至開路。解決辦法：制作柔性凸點(diǎn)即在芯片或基板的焊區(qū)上先形成有機(jī)聚合物凸點(diǎn)，然后再包封一層Au而形成。,柔性凸點(diǎn)的制作工藝,形成柔性凸點(diǎn)芯子的聚合物要求有高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度、高的屈服強(qiáng)度和大的拉伸強(qiáng)度。1.制作聚合物凸點(diǎn)芯子：IC園片或基板->涂布

32、聚合物->刻蝕聚合物->去除大面積聚合物->柔性凸點(diǎn)芯子形成。2.柔性凸點(diǎn)金屬化：化學(xué)鍍、蒸發(fā)（或?yàn)R射）或電鍍法。,主要指焊點(diǎn)的熱疲勞可靠性。另一個(gè)失效就是腐蝕以及原子遷移導(dǎo)致短路或斷路。熱疲勞主要依賴焊料性能、芯片與基板的熱膨脹系數(shù)。以及焊點(diǎn)高度、焊點(diǎn)到結(jié)構(gòu)中心的距離、使用溫度范圍等。底部填充材料可能顯著影響焊點(diǎn)的熱疲勞可靠性。不同材料的熱疲勞性能比較見下表。銦基焊料熱疲勞性能好，但是在高濕度下可靠性很差。,可

33、靠性,當(dāng)不使用底部填充時(shí)，熱疲勞是焊點(diǎn)可靠性的主要問題。適當(dāng)?shù)氐撞刻畛洳牧喜糠肿钃趿撕更c(diǎn)的熱變形，于是疲勞破壞與焊點(diǎn)至結(jié)構(gòu)的中點(diǎn)的距離的關(guān)系就不大。,其他條件相同條件下不同材料的熱疲勞壽命比較,熱疲勞,底部填充材料吸收了一定的應(yīng)力，在某些情況下會(huì)將其本身的變形轉(zhuǎn)嫁給芯片，于是芯片中的應(yīng)力過大而導(dǎo)致開裂。應(yīng)力的水平取決于基板材料以及硅晶片的表面質(zhì)量。焊點(diǎn)隨溫度的循環(huán)的疲勞壽命可以使用有限元分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约坝?jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模擬。對(duì)于苛刻的使

34、用要求，建議采用加速測(cè)試。,疲勞壽命,底部填充,底部填充的作用,Si的CET：2.8ppm/ oC、FR4的為15.8 ppm/ oC，在功率循環(huán)與熱循環(huán)工作中，CET失配導(dǎo)致焊點(diǎn)熱應(yīng)力，而發(fā)生疲勞失效。底部填充材料將集中的應(yīng)力分散到芯片的塑封材料中去。還可阻止焊料蠕變，并增加倒裝芯片連接的強(qiáng)度與剛度。保護(hù)芯片免受環(huán)境的影響（濕氣、離子污染等）使得芯片耐受機(jī)械振動(dòng)與沖擊。,填充材料的要求,不適宜使用一般用于包封芯片的環(huán)氧樹脂，因

35、為這類環(huán)氧樹脂及其添加料的? 放射高，粘滯性高，填料粒子尺寸大于倒裝芯片與基板間的間隙。則填料的要復(fù)合以下要求：無揮發(fā)性。否則會(huì)導(dǎo)致芯片底部產(chǎn)生間隙。盡可能減小應(yīng)力失配。填料與凸點(diǎn)連接處的Z方向CTE要匹配。固化溫度要低。防止PCB熱變形。較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。以保證耐熱循環(huán)沖擊的可靠性。,填充材料的要求,填料粒子尺寸要小。在填充溫度下流動(dòng)性要好。具有較高的彈性模量以及彎曲強(qiáng)度。使得互連應(yīng)力小。高溫高濕下，絕緣電阻要高。即要

36、求雜質(zhì)離子（Cl－，Na＋、K＋）等數(shù)量要低。對(duì)于存儲(chǔ)器等敏感元件，填料低的? 放射至關(guān)重要。,填充方式,1、芯片焊接后填充環(huán)氧物質(zhì)中摻有陶瓷填料以提高導(dǎo)熱率并改善CET。需要一個(gè)阻擋裝置，以防止填充材料到處溢流。2、芯片焊接前填充：非流動(dòng)填充，由喬治亞理工大學(xué)C.P.Wong等人首先提出。填充材料發(fā)揮焊劑與填充功能，焊接、填充與固化一步完成。,常用的填充方法,填充時(shí)，將倒裝芯片與基板加熱到70至75oC，利用裝有填

37、料的L形注射器，沿著芯片的邊緣雙向注射填料。由于縫隙的毛細(xì)管的虹吸作用，填料被吸入，并向中心流動(dòng)。芯片邊緣有阻擋物，以防止流出。有的使用基板傾斜的方法以利于流動(dòng)。填充完畢后，在烘箱中分段升溫，達(dá)到130 oC左右的固化溫度后，保持3到4小時(shí)即可達(dá)完全固化。,填充方式,傳統(tǒng)填充方式：芯片焊接后填充,較新填充方式：芯片焊接前填充（非流動(dòng)C.P.Wong喬治亞理工大學(xué)）,非流動(dòng)填充01（No－flow Underfill）,,非流動(dòng)填充

38、02,,非流動(dòng)填充03,,清洗測(cè)試,填充過程的關(guān)鍵因素,填充量：不足導(dǎo)致晶片開裂、過多會(huì)溢流到芯片底部以外。填充量取決于填充空間的準(zhǔn)確計(jì)算以及填充工具的精度。填充溫度：預(yù)熱、加熱以及填充后的加熱對(duì)其流動(dòng)性有很大的影響。填充方法：從一邊填充會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，從兩邊填充會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生氣孔。,不同的倒裝芯片連接方法,焊料焊接熱壓焊接熱聲焊接導(dǎo)電膠連接,倒裝芯片工藝——通過焊料焊接,,焊料沉積在基板焊盤上：對(duì)于細(xì)間距連接，焊料可通

39、過電鍍、濺射、印刷等沉積方法。,回流焊接：芯片凸點(diǎn)放置于沉積了焊膏或者焊劑的焊盤上，整個(gè)基板置入回流焊爐。清洗 ：焊劑殘留。測(cè)試：由于固化后不能維修，所以在填充前要進(jìn)行測(cè)試。底部填充： 通過擠壓將低粘度的環(huán)氧類物質(zhì)填充到芯片底部，然后加熱固化。,倒裝芯片工藝——通過熱壓焊接,在熱壓連接工藝中，芯片的凸點(diǎn)是通過加熱、加壓的方法連接到基板的焊盤上。該工藝要求芯片或者基板上的凸點(diǎn)為金凸點(diǎn)，同時(shí)還要有一個(gè)可與凸點(diǎn)連接的表面，如金或鋁。對(duì)于

40、金凸點(diǎn)，一般連接溫度在300 ℃左右，這樣才能是材料充分軟化，同時(shí)促進(jìn)連接過程中的擴(kuò)散作用。,熱壓和熱聲倒裝芯片連接原理示意圖,熱壓與熱聲倒裝芯片示意圖,熱壓倒裝芯片連接工藝參數(shù)曲線,工藝參數(shù)曲線,倒裝芯片工藝——通過熱聲焊接,熱聲倒裝芯片連接是將超聲波應(yīng)用在熱壓連接中，這樣可以使得焊接過程更加快速。超聲能量是通過一個(gè)可伸縮的探頭從芯片的背部施加到連接區(qū)。熱聲連接的優(yōu)點(diǎn)是可以降低連接溫度，縮短加工處理的時(shí)間。熱聲倒裝芯片連接的缺點(diǎn)是可能

41、在硅片上形成小的凹坑，這主要是由于超聲震動(dòng)過強(qiáng)造成的。,熱聲倒裝芯片連接的優(yōu)點(diǎn),工藝簡(jiǎn)單擴(kuò)大了連接材料的選擇范圍降低加工溫度、減小壓力、縮短時(shí)間,倒裝芯片工藝——通過導(dǎo)電膠連接,導(dǎo)電膠連接是取代鉛錫焊料連接的可行方法，導(dǎo)電膠連接既保持了封裝結(jié)構(gòu)的輕薄，成本也沒有顯著增加。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單固化溫度低連接后無需清洗,ACA 各向異性導(dǎo)電膠（Anisotropic Conductive Adhesive）是膏狀或者薄膜狀

42、的熱塑性環(huán)氧樹脂，加入了一定含量的金屬顆粒或金屬涂覆的高分子顆粒。在連接前，導(dǎo)電膠在各個(gè)方向上都是絕緣的，但是在連接后它在垂直方向上導(dǎo)電。金屬顆粒或高分子顆粒外的金屬涂層一般為金或者鎳。ICA各向同性導(dǎo)電膠（Isotropic Conductive Adhesive ）是一種膏狀的高分子樹脂，加入了一定含量的導(dǎo)電顆粒，因此在各個(gè)方向上都可以導(dǎo)電。通常高分子樹脂為環(huán)氧樹脂，導(dǎo)電顆粒為銀。,各向同性、各向異性導(dǎo)電膠,ICA 和ACA,導(dǎo)電