倒裝芯片（flip chip）算先進(jìn)封裝嗎？未來發(fā)展怎么樣？

來源：電子制造工藝技術(shù)

倒裝芯片（Flip chip）是一種無引腳結(jié)構(gòu)，一般含有電路單元。設(shè)計用于通過適當(dāng)數(shù)量的位于其面上的錫球（導(dǎo)電性粘合劑所覆蓋），在電氣上和機械上連接于電路。

倒裝芯片原理：Flip chip又稱倒裝片，是在I/O pad上沉積錫鉛球，然后將芯片翻轉(zhuǎn)加熱利用熔融的錫鉛球與陶瓷基板相結(jié)合此技術(shù)替換常規(guī)打線接合，逐漸成為未來的封裝主流，當(dāng)前主要應(yīng)用于高時脈的CPU、GPU(Graphic Processor Unit)及Chipset 等產(chǎn)品為主。與COB相比，該封裝形式的芯片結(jié)構(gòu)和I/O端（錫球）方向朝下，由于I/O引出端分布于整個芯片表面，故在封裝密度和處理速度上Flip chip已達(dá)到頂峰，特別是它可以采用類似SMT技術(shù)的手段來加工，因此是芯片封裝技術(shù)及高密度安裝的最終方向。

倒裝片連接有三種主要類型C4(Controlled Collapse Chip Connection)、DCA(Direct chip attach)和FCAA(Flip Chip Adhesive Attachement)。但實際制造工藝分很多種如下：

毛細(xì)管底部填充（CUF）技術(shù)依賴毛細(xì)作用將材料填充在芯片和芯片載體之間。首先，在帶有凸點的基板上涂覆一層助焊劑，然后將芯片焊料凸點對準(zhǔn)基板焊盤，加熱使焊料回流，實現(xiàn)上下凸點的互連。

隨后，通過溶劑噴霧等方式清洗助焊劑，然后沿著芯片邊緣注入底部填充料。底部填充料借助毛細(xì)作用會被吸入芯片和基板的空隙內(nèi)，最后進(jìn)行加熱固化。目前，市場上大部分底部填充料采用毛細(xì)管底部填充技術(shù)，廣泛應(yīng)用于手機等許多電子器件的小尺寸芯片封裝中。

塑封底部填充（MUF）技術(shù)將底部填充料的填充和器件塑封兩個步驟合二為一。在進(jìn)行塑封的同時，底部填充料進(jìn)入芯片和基板之間的空隙，在隨后的固化過程中完成填充和密封。相較于毛細(xì)管底部填充工藝，塑封底部填充工藝（MUF）更為簡便快速。

非流動底部填充料（NUF）工藝不依賴于液體的毛細(xì)作用。在芯片和基板互連之前，首先在基板表面涂覆非流動底部填充料，然后在焊料回流過程中同時完成焊球互連和底部填充料的加熱固化。這一工藝省去了毛細(xì)管底部填充工藝中助焊劑的涂覆和清除步驟，提高了生產(chǎn)效率。晶片級底部填充料（WLUF）是針對晶片級封裝而設(shè)計的填充方式。在晶圓上，通過適當(dāng)?shù)耐扛补に嚕ㄈ鐚訅夯蛲扛玻┨砑右粚拥撞刻畛淞?，并對其進(jìn)行加熱以去除溶劑以進(jìn)行預(yù)固化。隨后，通過平整化處理露出互連凸點，然后對晶圓進(jìn)行切割，以獲得帶有凸點的單個組件。最后，這些組件通過表面安裝工藝與基板連接起來。

非導(dǎo)電漿料（NCP）工藝可以通過熱壓的方式直接讓凸點和焊盤接觸，實現(xiàn)電互連，省去了與助焊劑相關(guān)的步驟。該材料在固化后主要用于形成機械連接，并維持凸點和焊盤的接觸壓力。

非導(dǎo)電膜（NCF）材料具有柔軟性，可作為卷材夾在塑料薄膜（如PET）中使用，適用于圓片級封裝。NUF與NCP/NCF有所不同，NUF的非流動性在焊料回流過程中同時實現(xiàn)封裝材料和助焊劑等與焊球的互連。而NCP/NCF是一種非導(dǎo)電材料（膜），通過倒裝鍵合的熱壓方式完成焊球的互連和封裝材料的固化過程。

倒裝芯片的主要工藝步驟包括：底部金屬層UBM（Under Bump Metallurgy），凸點制作（Bumping），互連（Interconnection），底部填充（Underfilling）和固化（Curing）

總結(jié)：倒裝芯片在產(chǎn)品成本，性能及滿足高密度封裝等方面 體現(xiàn)出優(yōu)勢，它的應(yīng)用也漸漸成為主流。由于倒裝芯片的 尺寸小，要保證高精度高產(chǎn)量高重復(fù)性，這給我們傳統(tǒng)的設(shè)備及工藝帶來了挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.基板（硬板或軟板）的設(shè)計方面；

2.組裝及檢查設(shè)備方面；

3.制造工藝 ,芯片的植球工藝， PCB 的制造工藝，SMT 工藝；

4.材料的兼容性圖11 助焊劑浸蘸工藝

全面了解以上問題是成功進(jìn)行倒裝芯片組裝工藝的基礎(chǔ)

倒裝芯片算先進(jìn)封裝嗎？倒裝芯片可以算得上半個先進(jìn)封裝，一只腳踩在先進(jìn)封裝的門里，一只在門外，算是傳統(tǒng)封裝與先進(jìn)封裝的過渡產(chǎn)物。與當(dāng)今的2.5D/3D IC封裝相比，倒裝芯片仍是2D封裝，并不能垂直堆疊。但是與wire bonding相比又具有極大的優(yōu)勢。倒裝芯片有哪些封裝形式？FCBGA，F(xiàn)CCSP。

未來倒裝芯片技術(shù)發(fā)展：

近年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的處理性能運算能力提升得越來越快。以及2.5D與3.5D等3D異構(gòu)芯片的普及，正裝與倒裝及鍵合技術(shù)將會打破原有秩序，進(jìn)行重新組合與融合，形成新的3D立體異構(gòu)芯片智能制造工藝技術(shù)。如下圖

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