半導體封裝技術簡介 什么是倒裝芯片技術？

一、半導體封裝技術簡介

從事半導體行業(yè)，尤其是半導體封裝行業(yè)的人，總繞不開幾種封裝工藝，那就是芯片粘接、引線鍵合、倒裝連接技術。

尤其以引線鍵合(Wire Bonding)及倒裝連接(Flip Chip Bonding)最為常見，因為載帶連接技術(TAB)有一定的局限性，封裝上逐漸淘汰了這種技術。

倒裝芯片技術是通過芯片上的凸點直接將元器件朝下互連到基板、載體或者電路板上。引線鍵合的連接方式是將芯片的正面朝上，通過引線(通常是金線)將芯片與線路板連接。?

引線鍵合、載帶連接、倒裝連接各有特點。其中倒裝連接以結構緊湊，可靠性高在封裝行業(yè)應用越來越廣泛。

二、什么是倒裝芯片技術？

伴隨半導體芯片體積的逐漸減小，對芯片封裝技術要求越來越高，封裝技術向著晶圓及封裝發(fā)展。

在對傳統(tǒng)芯片進行封裝時，通常是將晶圓進行切割成Die，再對每一個Die進行封裝，伴隨封裝技術的成熟，在最新的半導體封裝中，將封裝工藝與半導體工藝進行融合，在晶圓上對芯片進行統(tǒng)一封裝，再切割形成可靠性更高的獨立芯片。

隨著倒裝技術的成熟應用，目前全世界的倒裝芯片消耗量超過年60萬片，且以約50%的速度增長，3%的晶圓封裝用于倒裝芯片凸點技術，幾年后可望超過20%。

倒裝芯片元件主要用于半導體設備，有些元件，如無源濾波器，探測天線，存儲器裝備也開始使用倒裝芯片技術，由于芯片直接通過凸點直接連接基板和載體上。因此，更確切的說，倒裝芯片也叫DCA(Direct Chip Attach)，下圖中CPU及內存條等電子產品是最常見的應用倒裝芯片技術的器件。

下圖是內存條中存儲芯片通過倒裝技術與線路板連接，芯片與電路板中間通過填充膠固定。

在典型的倒裝芯片封裝中, 芯片通過3到5個密耳(1mil=25um)厚的焊料凸點連接到芯片載體上，底部填充材料用來保護焊料凸點。

下圖是一張典型的倒裝連接圖，芯片與下方的基板采用倒裝方式連接：

三、倒裝技術技術細節(jié)

其中電鍍焊料凸點的具體形成過程如下圖：

芯片表面形成的凸點在掃描電鏡下觀察到的外觀如下圖所示：

下圖中的左圖是回流（高溫）前的凸點狀態(tài)，右圖是經高溫后的凸點狀態(tài)，經高溫后凸點融化成球形。

化學鍍UBM和絲網印刷工藝(Electroless UBM and Stencil Printing)是工業(yè)應用中低成本倒裝焊凸點制備方法。

以下是絲網印刷凸點制作流程（Stencil Printing Process Flow）及完成后的凸點形貌：

第四步：底部填充與固化

倒裝連接后已完成了芯片與基板的連接，為了提高倒裝穩(wěn)定性，會在倒裝后的芯片與基板之間采用填充膠加固，填膠工藝如下圖所示：

? (c)性能增加: 短的互連距離減小了電感、電阻以及電容，保證了信號延遲減少、較好的高頻率、以及從晶片背面較好的熱通道。

(d)提高了可靠性:大芯片的環(huán)氧填充確保了高可靠性。倒裝芯片可減少三分之二的互連引腳數(shù)。

來源：半導體封裝工程師之家

審核編輯：湯梓紅