青島佳鼎分析儀器有限公司
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閱讀：212發(fā)布時(shí)間：2024-7-22
一、半導(dǎo)體封裝技術(shù)簡(jiǎn)介
從事半導(dǎo)體行業(yè)，尤其是半導(dǎo)體封裝行業(yè)的人，總繞不開(kāi)幾種封裝工藝，那就是芯片粘接、引線(xiàn)鍵合、倒裝連接技術(shù)。
尤其以引線(xiàn)鍵合(Wire Bonding)及倒裝連接(Flip Chip Bonding)常見(jiàn)，因?yàn)檩d帶連接技術(shù)(TAB)有一定的局限性，封裝上逐漸淘汰了這種技術(shù)。
倒裝芯片技術(shù)是通過(guò)芯片上的凸點(diǎn)直接將元器件朝下互連到基板、載體或者電路板上。引線(xiàn)鍵合的連接方式是將芯片的正面朝上，通過(guò)引線(xiàn)(通常是金線(xiàn))將芯片與線(xiàn)路板連接。
引線(xiàn)鍵合、載帶連接、倒裝連接各有特點(diǎn)。其中倒裝連接以結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高在封裝行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
二、什么是倒裝芯片技術(shù)？
倒裝芯片技術(shù)起源于IBM，IBM公司在1960年研制開(kāi)發(fā)出在芯片上制作凸點(diǎn)的倒裝芯片焊接工藝。以95Pb5Sn凸點(diǎn)包圍著電鍍NiAu的凸球。后來(lái)制作PbSn凸點(diǎn)，使用可控塌焊連接(Controlled collapse Component Connection, 簡(jiǎn)稱(chēng)C4技術(shù))，該技術(shù)最初為自己的大型計(jì)算機(jī)主機(jī)所開(kāi)發(fā)的一種高可靠的封裝技術(shù)。C4芯片具有優(yōu)良的電學(xué)、熱學(xué)性能，封裝疲勞壽命至少提高10倍以上。
自從IBM研制并成功應(yīng)用C4技術(shù)后，隨后的技術(shù)發(fā)展中，一些半導(dǎo)體公司又對(duì)C4技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，其中包括Fairchild公司研制了Al凸點(diǎn)，Amelco公司研制了Au凸點(diǎn)技術(shù)。
半導(dǎo)體封裝技術(shù)也從QFP(Quad Flat Package方形扁平式)封裝工藝發(fā)展到BGA(Ball Grid Array球狀引腳柵格陣列)封裝，到的CSP(Chip Scale Package晶圓級(jí))封裝。
下圖是傳統(tǒng)的QFP、BGA等工藝封裝后的器件。
伴隨半導(dǎo)體芯片體積的逐漸減小，對(duì)芯片封裝技術(shù)要求越來(lái)越高，封裝技術(shù)向著晶圓及封裝發(fā)展。
在對(duì)傳統(tǒng)芯片進(jìn)行封裝時(shí)，通常是將晶圓進(jìn)行切割成Die，再對(duì)每一個(gè)Die進(jìn)行封裝，伴隨封裝技術(shù)的成熟，在的半導(dǎo)體封裝中，將封裝工藝與半導(dǎo)體工藝進(jìn)行融合，在晶圓上對(duì)芯片進(jìn)行統(tǒng)一封裝，再切割形成可靠性更高的獨(dú)立芯片。
隨著倒裝技術(shù)的成熟應(yīng)用，目前的倒裝芯片消耗量超過(guò)年60萬(wàn)片，且以約50%的速度增長(zhǎng)，3%的晶圓封裝用于倒裝芯片凸點(diǎn)技術(shù)，幾年后可望超過(guò)20%。
倒裝芯片元件主要用于半導(dǎo)體設(shè)備，有些元件，如無(wú)源濾波器，探測(cè)天線(xiàn)，存儲(chǔ)器裝備也開(kāi)始使用倒裝芯片技術(shù)，由于芯片直接通過(guò)凸點(diǎn)直接連接基板和載體上。因此，更確切的說(shuō)，倒裝芯片也叫DCA(Direct Chip Attach)，下圖中CPU及內(nèi)存條等電子產(chǎn)品是見(jiàn)的應(yīng)用倒裝芯片技術(shù)的器件。
下圖是內(nèi)存條中存儲(chǔ)芯片通過(guò)倒裝技術(shù)與線(xiàn)路板連接，芯片與電路板中間通過(guò)填充膠固定。
在典型的倒裝芯片封裝中, 芯片通過(guò)3到5個(gè)密耳(1mil=25um)厚的焊料凸點(diǎn)連接到芯片載體上，底部填充材料用來(lái)保護(hù)焊料凸點(diǎn)。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：
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