先进倒装芯片技术详解
该资源是一份关于倒装芯片技术的详细总结,涵盖了从倒装芯片的基本概念到封装工艺、热管理、可靠性等多个方面。 倒装芯片技术,也称为 Flip Chip 技术,是一种集成电路(IC)封装方法,它将芯片的I/O端口直接对准并焊接在基板上,而不是通过传统的引线键合方式。这种技术能够减少信号传输延迟,提高电性能,并优化散热路径。一级封装阶段,芯片的电路被重新分布到印制线路板(PWB)上,保持信号完整性,同时为高功率应用提供散热途径。二级封装则是将一级封装模块与PWB连接,完成最终产品的构建。 在倒装芯片的封装过程中,关键步骤包括: 1. 凸点制作:通过UBM(Under Bump Metallurgy)上的电镀、溅射或模板印刷焊膏来形成焊点。常见的方法有C4、NP、Cupillar和导电胶。 2. 晶圆减薄:通过粗粒度磨抛或轻触抛光减少晶圆厚度,以实现更紧凑的封装。 3. 晶圆切割:使用刀片切割或激光切割技术将晶圆分割成单独的芯片。 4. 互连技术:采用回流工艺对solder bump进行熔化连接,或使用热压键合技术如TAB、导电胶和晶圆级underfill键合。 5. 助焊剂应用和清洗:助焊剂用于促进焊接过程,之后可能需要通过各种清洗方法去除残留物。 6. 下填料填充:预处理去除湿气,然后通过点胶、线胶或L型布胶,再进行倒角、固化和检测。 倒装芯片的基板选择对整体性能有显著影响,如陶瓷基板和有机基板各有优缺点。下填料的使用能缓解芯片和基板热膨胀系数(CTE)不匹配带来的应力。 焊料成分通常由铅锡合金组成,但为了满足环保要求,现在趋向于使用无铅焊料。无铅焊料如Cu Pillar具有更高的熔点,可能导致焊接可靠性问题,如低-k层间的分层和断裂。 倒装芯片的发展趋势涉及封装的集成度提高、封装尺寸减小以及应对EM(Electromigration)和BEOL(Back End Of Line)问题,如无铅焊料带来的熔点问题和焊接可靠性挑战。 热机械可靠性是倒装芯片技术的关键考虑因素,包括热管理设计以防止过高的工作温度导致的可靠性问题。此外,界面反应和电迁移也是影响芯片长期稳定性的因素。 这份学习笔记详尽阐述了倒装芯片的各个方面,对于理解这一先进技术及其在电子封装中的应用非常有帮助。
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