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芯片封装技术之倒装芯片封装是电子设备制造所必须的一项工艺

把这个芯片牢固在电路板或其他基板上 ,实现芯片性能的正常输出 ,最常见的可以接纳的要领有三种:

第一种是通过引线连接 ,接纳导电性好的金丝将芯片管脚与电路相连接 ,称为wire bonding 。

第二种是管脚贴合技术 ,将金丝转换成铜箔 ,铜箔与芯片管脚的凸点贴合 ,称为TAB 。

第三种是倒装技术 ,是将芯片上导电的凸点与电路板上的凸点通过一定工艺连接起来 ,称为Flip chip 。

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由于半导体越来越集成化 ,体积越来越小 ,性能越来越高 ,于是倒焊技术越来越广泛的获得了应用 。

倒装芯片工艺是指通过在芯片的I/0 焊盘上直接沉积 ,或者通过 RDL 布线后沉积凸块(包括锡铅球、无铅锡球、铜桂凸点及金凸点等) ,然后将芯片翻转 ,进行加热 ,使熔融的焊料与基板或框架相结合 ,将芯片的 I/0 扇出成所需求的封装历程 。倒装芯片封装产品示意图如图所示 。

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与古板的引线键合工艺相比 ,倒装芯片封装工艺具有如下优点 。

(1)VO 密度高 。

  (2) 由于接纳了凸点结构 ,互连长度大大缩短 ,互连线电阻、电感更小 ,封装的电性能获得极大的改善

(3) 芯片中爆发的热量可通过焊料凸点直接传输到封装衬底上 ,因此芯片温度会降低 。

倒装芯片包括许多差别的工艺要领 。目前 ,业界倒装芯片的凸点技术主要有金凸点、锡凸点及铜柱凸点 ,对应的焊接工艺主要为超声波热压焊、回流焊及热压焊 。由于技术的生长和产品的差别 ,底部填充工艺主要分为毛细底部填充、塑封底部填充、非导电型胶水(NCP)或胶膜 (NCF)底部填充 。图所示为凸点示意图 。

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随着圆片 CMOS 工艺不绝向 16nm、10nm、7nm 等高密度偏向生长 ,对芯片V0的密度和性能要求越来越高 ,这都需要产品接纳倒装工艺来满足芯片的需求 。倒装芯片对高密度微凸点技术、小节距倒装芯片键合技术及底部填充技术等方面的封装工艺及可靠性的要求也越来越高 。每种工艺要领都有差别之处 ,且应用规模也有所差别 。例如 ,就电路板或基板类型的选择而言 ,无论它是有机质料、陶瓷质料照旧柔性质料 ,都决定着组装质料(包括凸点类型、焊剂底部填充质料等)的选择 ,并且在一定水平上还决定着所需设备的选择 。因此 ,未来倒装芯片的封装需要结合产品应用、芯片设计、封装设计、封装质料、封装设备及封装工艺来配合选择工艺组合 ,以找到最优的封装计划 。

如今 ,倒装芯片技术已广泛应用于消费类电子领域 ,未来在物联网、汽车电子、大数据等方面的应用也会更广泛 ,倒装芯片封装被认为是推进低本钱高密度便携式电子设备制造所必须的一项工艺 。

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倒装芯片主要通过四个办法完成:

第一步:凸点底部金属化 (UBM=under bump metallization)

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凸点金属化是为了将半导体中P-N结的性能引出 ,其中热压倒装芯片连接最合适的凸点质料是金 ,凸点可以通过古板的电解镀金要领生成 ,或者接纳钉头凸点要领 ,后者就是引线键合技术中常用的凸点形成工艺 。

UBM的沉积要领主要有:

溅射:用溅射的要领一层一层地在硅片上沉积薄膜 ,然后通过照相平版技术形成UBM图样 ,然后刻蚀掉不是图样的部分 。

蒸镀:利用掩模 ,通过蒸镀的要领在硅片上一层一层地沉积 。这种选择性的沉积用的掩?捎糜诙杂Φ耐沟愕男纬芍 。

化学镀:接纳化学镀的要领在Al焊盘上选择性地镀Ni 。经常用锌酸盐工艺对Al外貌进行处理 。无需真空及图样刻蚀设备 ,低本钱 。

第二步:芯片凸点

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这部分是形成凸点 ,可以看做给P-N结做电极 ,类似于给电池加工一个输出端 。

常见的6种形成凸点形成步伐:

蒸镀焊料凸点,

电镀焊料凸点,

印刷焊料凸点,

钉头焊料凸点

放球凸点

焊料转移凸点

以典范的电镀焊料凸点来看 ,其加工示意图如下:

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完成后的凸点在扫描电子显微镜下视察 ,微观形态是一个体型均匀的金属球 。

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下图是凸点形成前后的比照 ,回流加热前为圆柱体 ,加热后金属质料融化 ,形成球形融化电极 。

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第三步:将已经凸点的晶片组装到基板/板卡上

在热压连接工艺中 ,芯片的凸点是通过加热、加压的要领连接到基板的焊盘上 。
该工艺要求芯片或者基板上的凸点为金凸点 ,同时还要有一个可与凸点连接的外貌 ,如金或铝 。关于金凸点 ,一般连接温度在300℃左右 ,这样才华使质料充分软化 ,同时增进连接历程中的扩散作用 。

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第四步:使用非导电质料填充芯片底部孔隙

填充时 ,将倒装芯片与基板加热到70至75℃ ,利用装有填料的L形注射器 ,沿着芯片的边沿双向注射填料 。
由于漏洞的毛细管的虹吸作用 ,填料被吸入 ,并向中心流动 。
芯片边沿有阻挡物 ,以避免流出 。有的使用基板倾斜的要领以利于流动 。填充完毕后 ,在烘箱中分段升温 ,抵达130 ℃左右的固化温度后 ,坚持3到4小时即可达完全固化 。

下面是填胶示意图:

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填胶完成后的芯片和基板稳定的结合在一起 ,完成后的示意图:

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芯片封装清洗:

尊龙凯时人生就是搏科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件 。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要 ,一旦选定 ,就会作为一个恒久的使用和运行方法 。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程 。

污染物有多种 ,可归纳为离子型和非离子型两大类 。离子型污染物接触到情况中的湿气 ,通电后爆发电化学迁移 ,形成树枝状结构体 ,造成低电阻通路 ,破坏了电路板功效 。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层 ,在PCB板表层下生长枝晶 。除了离子型和非离子型污染物 ,另有粒状污染物 ,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等 ,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良现象 。

这么多污染物 ,究竟哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中 ,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种身分 ,焊后一定保存热改性生成物 ,这些物质在所有污染物中的占据主导 ,从产品失效情况来而言 ,焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素 ,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降 ,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大 ,严重者导致开路失效 ,因此焊后必须进行严格的清洗 ,才华包管电路板的质量 。

尊龙凯时人生就是搏科技运用自身原创的产品技术 ,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求 ,突破外洋厂商在行业中的垄断职位 ,为芯片封装质料全面国产自主提供强有力的支持 。

推荐使用尊龙凯时人生就是搏科技水基清洗剂产品 。



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