倒裝芯片球柵陣列工藝流程與技術(shù)

目前，F(xiàn)C-BGA 都是在C4 的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，再進(jìn)行封裝與工藝技術(shù)的設(shè)計(jì)與研發(fā)的。

FC-BGA 的結(jié)構(gòu)與外形如圖所示

FC-BGA 是將芯片倒裝在有機(jī)基板 上，在芯片輸出端的電極上制作金屬凸塊，再將金屬凸塊焊接在有機(jī)基板上的。 依據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用的不同，目前金屬凸塊分別有金屬釘頭、金凸塊、錫凸塊及銅桂凸塊等。 依據(jù)不同凸塊的種類(lèi)與應(yīng)用：芯片輸出端的凸塊間距也會(huì)有所不同。

倒裝（FC)工藝所需的金屬凸塊有很多種。 目前比較流行的錫凸塊 FC-BGA 封裝關(guān)鍵工藝流程如圖所示。

在FC-BGA 封裝關(guān)鍵工藝流程中，圓片減薄、倒裝芯片和底部填充是3個(gè)關(guān)鍵工序。

1.圓片減薄

凸塊圓片減薄 ( Wafer Grinding with Bump） 就是根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用及封裝結(jié)構(gòu)的要求，將圓片的厚度研磨到需要的厚度，如圖所示。 在倒裝芯片的工藝中，圓片來(lái)料上已經(jīng)完成了凸塊的制作，因此圓片正面并不平整。 由于圓片設(shè)有凸塊的區(qū)域是空心結(jié)構(gòu)，所以在研磨過(guò)程中，圓片會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，容易造成圓片龜裂甚至破片，尤其是超薄園片的研磨更有風(fēng)險(xiǎn)。 為了解決有凸塊不平整的研磨問(wèn)題，大部分的研磨會(huì)采用底部填充工藝技術(shù)，使圓片正面能夠保持平整，從而保證研磨過(guò)程的穩(wěn)定。 目 前采用這種填充技術(shù)可將圓片厚度研磨至小于 200 μm。

倒裝芯片 ( Flip Chip)

這是一種高精度的表面貼裝技術(shù)（SMT)，是將芯片翻轉(zhuǎn) 180°形成芯片與錫凸塊面朝下，并采用高精度坐標(biāo)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，將芯片錫凸塊焊接在高密度線路基板上，如圖所示。

在芯片倒裝工藝中，比較常用的焊接方法是高溫?zé)釅喊搴附臃ㄅc高溫回流焊接法。

高溫?zé)釅喊搴附臃ň褪窃谛酒戏讲捎脽岚逯苯觽鲗?dǎo)熱量到錫球，使錫球與錫膏軟化，再與基板進(jìn)行焊接，待冷卻后形成年固的倒裝焊接，如圖所示。

高溫回流焊接法是將芯片放置在基板上，再將基板放置于高溫回流爐中，利用封閉式高溫回流爐進(jìn)行問(wèn)接加熱，將熱量傳導(dǎo)到錫球上，使錫球與錫齊同時(shí)軟化，待冷卻后形成牢固的倒裝焊接，如圖所示。

在倒裝芯片作業(yè)過(guò)程中，在各方應(yīng)力相互拉扯下，基板很容易產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象，這會(huì)造成焊接出; 現(xiàn)偏移、冷焊、橋接短路等質(zhì)量問(wèn)題。

3.底部填充 ( Under Fill )

底部填充就是在芯片、錫凸塊及基板了種材料之間填充底部填充料，以避免3種材料因膨賬系數(shù)（CTE）不同而產(chǎn)生剪應(yīng)力破壞。 底部填充涉及流體力學(xué)、化學(xué)、熱力學(xué)及應(yīng)力學(xué)等知識(shí)，其關(guān)鍵因素是黏度、溫度、流動(dòng)長(zhǎng)度與時(shí)間。 常見(jiàn)的底部填充方法有毛細(xì)滲膠法 與異方性焊按法。 目前比較常用的是毛細(xì)滲膠法，如圖所示。 依據(jù)芯片面積與填充空間的不同，毛細(xì)滲膠法又分為單針單側(cè)滲膠法與雙針雙側(cè)滲膠法。

審核編輯：湯梓紅