技術(shù)資訊 | 通過(guò)倒裝芯片 QFN 封裝改善散熱

本文要點(diǎn)

• 將引線鍵合連接到半導(dǎo)體的過(guò)程可以根據(jù)力、超聲波能量和溫度的應(yīng)用進(jìn)行分類。

• 倒裝芯片技術(shù)使用稱為凸塊的小金屬球進(jìn)行連接。

• 在倒裝芯片 QFN 封裝中，倒裝芯片互連集成在 QFN 主體中。

基于倒裝芯片QFN封裝技術(shù)的IC用于保持性能，而不會(huì)受到引線鍵合的不良影響

在某些半導(dǎo)體產(chǎn)品應(yīng)用中，由于大量互連或引線鍵合對(duì)產(chǎn)品性能的不利影響，引線鍵合是不切實(shí)際的。在大多數(shù)情況下，基于倒裝芯片QFN封裝技術(shù)的IC用于保持性能，而不會(huì)受到引線鍵合的不良影響。盡管引入倒裝芯片QFN封裝技術(shù)所需的成本是引線鍵合封裝成本的1.5倍，但前者可用于消費(fèi)類高頻RF產(chǎn)品。

引線鍵合和芯片封裝

在IC中建立可靠的內(nèi)部連接或半導(dǎo)體和硅芯片之間的連接非常重要，可以使用引線鍵合來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在引線鍵合中，半導(dǎo)體、其他IC和硅芯片之間的電氣互連是使用引線鍵合建立的。引線鍵合是由銅、銀、金或鋁制成的細(xì)線。

引線鍵合機(jī)制

將引線鍵合連接到半導(dǎo)體的過(guò)程可以根據(jù)力、超聲波能量和溫度的應(yīng)用進(jìn)行分類。標(biāo)準(zhǔn)引線鍵合方法可以根據(jù)輸入能量進(jìn)行分類。

引線鍵合的類型

引線鍵合分為：球粘合 -通常使用金線。金線被熔化形成一個(gè)球，利用與所使用的引線鍵合機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的力和能量將其放入觸點(diǎn)中。在球和接觸墊之間形成冶金焊縫。楔形粘接 -通常使用的引線鍵合材料是鋁。鋁線與接觸墊接觸，并施加引線鍵合所需的能量。能量的應(yīng)用在導(dǎo)線和鍵合墊之間形成楔形鍵合。

倒裝芯片技術(shù)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中選擇IC封裝樣式時(shí)，電源管理是一個(gè)考慮因素。隨著半導(dǎo)體器件集成密度的提高和元件尺寸的減小，功率和熱能顯著增加。引線鍵合QFN封裝以及晶圓級(jí)芯片級(jí)封裝（WCSP）配置無(wú)法滿足產(chǎn)品的熱性能要求，因?yàn)閺男酒诫娐钒宓闹苯訜崧窂接邢?。倒裝芯片QFN封裝更適合滿足高速或高功率密度產(chǎn)品設(shè)計(jì)的熱能耗散要求。

如前文所述，高速和高性能應(yīng)用受到引線鍵合與引線鍵合連接的不利影響。設(shè)備速度、功率和接地分配、可靠性等。由于引線鍵合中的非理想性而受到損害。為了克服引線鍵合連接的不足，可以使用倒裝芯片鍵合技術(shù)。

倒裝芯片技術(shù)是一種用于將半導(dǎo)體芯片互連到基板的方法。這項(xiàng)技術(shù)使用稱為凸塊的小金屬球進(jìn)行連接。通常，使用的球由銀，鉛，錫等制成。金屬凸塊直接電鍍?cè)诩尚酒慕饘俸副P上。然后將芯片翻轉(zhuǎn)并粘合到基板上。

倒裝芯片技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1、出色的裝配動(dòng)態(tài)性能

2、良好的電源和接地分布

3、大量互連或引腳數(shù)高

4、高信號(hào)密度和信號(hào)完整性

5、改善功耗

6、可實(shí)現(xiàn)高速接口

7、短距離互連是可能的

8、低信號(hào)電感

9、可靠性

10、外形小巧

倒裝芯片 QFN 封裝

采用倒裝芯片技術(shù)進(jìn)行電氣互連的四方扁平無(wú)引線IC封裝通常稱為倒裝芯片QFN封裝或FC QFN封裝。在倒裝芯片 QFN 封裝中，倒裝芯片互連集成在 QFN 主體中。在倒裝芯片QFN封裝中，引線框架和芯片之間的連接是使用倒裝芯片技術(shù)創(chuàng)建的，該技術(shù)封裝在QFN主體上。倒裝芯片 QFN 封裝中的裸露散熱焊盤改善了傳熱，并提供低電感接地連接。QFN 封裝的熱效率和倒裝芯片互連的電效率融合到倒裝芯片 QFN 封裝的單個(gè) IC 中。

芯片倒裝QFN封裝的優(yōu)勢(shì)

1、良好的電效率

2、良好的熱性能

3、更短的裝配周期

4、芯片封裝比小

5、可以有多個(gè)引線行

倒裝芯片 QFN 封裝可用于蜂窩電話、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器、USB 控制器、無(wú)線 LAN 等。Cadence可以幫助您為DC-DC轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理等各種應(yīng)用設(shè)計(jì)倒裝芯片QFN封裝。