影响倒装芯片底部填充胶流动的因素分析_张良明

BGA及类似器件的底部填充和点胶封装工艺

作者：杨根林东莞市安达自动化设备有限公司 BGA及类似器件的底部填充和点胶封装工艺 摘要 当前，高可靠性要求的航空航天航海、动车、汽车、室外LED照明、太阳能及军工企业的电子产品，电路板上的焊球阵列器件（BGA/CSP/WLP/POP）及特殊器件，都面临着微小型化的趋势（见图1），而板厚 1.0mm以下的薄PCB或柔性高密度组装基板，器件与基板间的焊接点在机械和热应力下作用下变得很脆弱，为提高PCBA及产品的可靠性，于是底部填充和点胶封装技术应用变得日益普遍，见图2。 底部填充和点胶封装工艺有多种，本文所指为毛细效应底部填充（Capillary Under-fill），把填充胶分配涂敷到组装好的器件边缘，利用液体的“毛细效应”使胶水渗透填充满芯片底部，而后加热使填充胶与芯片基材、焊点和PCB基板三者为一体。 通过底部填充和点胶封装工艺，不仅可减少BGA及类似器件因热膨胀系数(CTE)失配可能引发的焊点失效，还能为产品的跌落、扭曲、振动、湿气等提供很好的保护。在相关绝缘胶的作用下，器件在遭受应力后将被分散释放，从而增加焊点的抗疲劳能力、机械连接强度，达到提高产品可靠性的目的。 图1 焊球阵列器件封装小型化趋势图2底部填充需求的常规定义 为让BGA及类似器件有效填充和点胶封装，作业前须选择性能较好的胶水、恰当的点胶路径和点胶针头（Needle）或喷嘴（Nozzle），并正确地设置点胶参数以控制稳定相宜的胶水流量。点胶后，须作首件检验确认点胶和填充效果，烘烤条件需符合胶水特性及产品特点，以确保胶水完全固化。固化后，须做外观检查和测试，确保填充效果有效可靠。点胶和填充时须避免汽泡，固化后需避免产生空洞，形成满意的边缘角或达到特定的填充效果，降低现场失效提高产品长期可靠性。在选择胶水时，须选用可返修的，并注意返修方法。 关键词 焊球阵列器件（BGA/CSP/WLP/POP），可靠性（Reliability），自动点胶机（Automatic Dispenser），底部填充（Under-fill），环氧树脂（Epoxy resin），高密度互连（HDI），点胶/喷胶，汽泡/空洞，声波微成像技术，可返修性（Rework-able） 一、 BGA及类似器件的点胶工艺及底部填充的作用 电子产品的点胶工艺多种多样，比如摄像镜头的密封固定（Lens Locking），光学镀膜防反射和

倒装芯片(FC,Flip-Chip)装配技术

倒装芯片（FC，Flip-Chip）装配技术 时间：2010-05-27 23:04:25 来源：网络 倒装芯片焊接完成后，需要在器件底部和基板之间填充一种胶（一般为环氧树酯材料）。底部填充分为于“ 毛细流动原理” 的流动性和非流动性（No-follow ）底部填充。 上述倒装芯片组装工艺是针对C4 器件（器件焊凸材料为SnPb 、SnAg 、SnCu 或SnAgCu ）而言。另外一种工艺是利用各向异性导电胶（ACF ）来装配倒装芯片。预先在基板上施加异性导电胶，贴片头用较高压力将器件贴装在基板上，同时对器件加热，使导电胶固化。该工艺要求贴片机具有非常高的精度，同时贴片头具有大压力及加热功能。对于非C4 器件（其焊凸材料为Au 或其它）的装配，趋向采用此工艺。这里，我们主要讨论C4 工艺，下表列出的是倒装芯片植球（Bumping ）和在基板上连接的几种方式。 倒装倒装芯片几何尺寸可以用一个“ 小” 字来形容：焊球直径小（小到0.05mm ），焊球间距小（小到0.1mm ），外形尺寸小（1mm 2 ）。要获得满意的装配良率，给贴装设备及其工艺带来了挑战，随着焊球直径的缩小，贴装精度要求越来越高，目前12μm 甚至10μm 的精度越来越常见。贴片设备照像机图形处理能力也十分关键，小的球径小的球间距需要更高像素的像机来处理。 随着时间推移，高性能芯片的尺寸不断增大，焊凸（Solder Bump）数量不断提高，基板变得越来越薄，为了提高产品可靠性底部填充成为必须。

对贴装压力控制的要求 考虑到倒装芯片基材是比较脆的硅，若在取料、助焊剂浸蘸过程中施以较大的压力容易将其压裂，同时细小的焊凸在此过程中也容易压变形，所以尽量使用比较低的贴装压力，一般要求在150g 左右。对于超薄形芯片，如0.3mm ，有时甚至要求贴装压力控制在35g 。 对贴装精度及稳定性的要求 对于球间距小到0.1mm 的器件，需要怎样的贴装精度才能达到较高的良率？基板的翘曲变形，阻焊膜窗口的尺寸和位置偏差，以及机器的精度等，都会影响到最终的贴装精度。关于基板设计和制造的情况对于贴装的影响，我们在此不作讨论，这芯片装配工艺对贴装设备的要求里我们只是来讨论机器的贴装精度。为了回答上面的问题，我们来

underfill 底部填充胶空洞的原因、检测及分析

underfill 底部填充胶小课堂 底部填充技术上世纪七十年代发源于IBM公司，目前已经成为电子制造产业重要的组成部分。起初该技术的应用范围只限于陶瓷基板，直到工业界从陶瓷基板过渡到有机（叠层）基板，底部填充技术才得到大规模应用，并且将有机底部填充材料的使用作为工业标准确定下来。 底部填充胶的定义 底部填充胶（Underfill）对SMT（电子电路表面组装技术）元件（如：BGA、CSP芯片等）装配的长期可靠性是必须的。选择合适的底部填充胶对芯片的跌落和热冲击的可靠性都起到了很大的保护作用。在芯片锡球阵列中，底部填充胶能有效的阻止焊锡点本身（即结构内的最薄弱点）因为应力而发生应力失效。此外，底部填充胶的第二个作用是防止潮湿和其他形式的污染。 常见问题 底部填充胶在使用过程中，出现空洞和气隙是很常见的问题，出现空洞的原因与其封装设计和使用模式息息相关，典型的空洞会导致可靠性的下降。了解空洞行成的不同起因及其特性，将有助于解决底部填充胶的空洞问题。 空洞的特性 了解空洞的特性有助于将空洞与它们的产生原因相联系，其中包括： ◥形状——空洞是圆形的还是其他形状？ ◥尺寸——通常描述成空洞在芯片平面的覆盖面积。 ◥产生频率——是每10个容器中出现一个空洞，还是每个器件出现10个空洞？空洞是在特定的时期产生，还是一直产生，或者是任意时间产生？ ◥定位——空洞出现芯片的某个确定位置还是任意位置？空洞出现是否与互连 凸点有关？空洞与施胶方式又有什么关系？ 空洞的检测方法 underfill底部填充胶空洞检测的方法，主要有以下三种: ◥利用玻璃芯片或基板 直观检测，提供即时反馈，缺点在于玻璃器件上底部填充胶（underfill）的流动和空洞的形成与实际的器件相比，可能有细微的偏差。 ◥超声成像和制作芯片剖面 超声声学成像是一种强有力的工具，它的空洞尺寸的检测限制取决于封装的形式和所使用的仪器。 ◥将芯片剥离的破坏性试验 采用截面锯断，或将芯片或封装从下underfill底部填充胶上剥离的方法，有助于更好地了解空洞的三维形状和位置，缺点在于它不适用于还未固化的器件。

倒装芯片(FC-Flip-Chip)装配技术

摘要：倒装芯片在产品成本，性能及满足高密度封装等方面体现出优势，它的应用也渐渐成为主流。由于倒装芯片的尺寸小，要保证高精度高产量高重复性，这给我们传统的设备及工艺带来了挑战。 器件的小型化高密度封装形式越来越多，如多模块封装（MCM ）、系统封装（SiP ）、倒装芯片（FC ，Flip-Chip ）等应用得越来越多。这些技术的出现更加模糊了一级封装与二级装配之间的界线。毋庸置疑，随着小型化高密度封装的出现，对高速与高精度装配的要求变得更加关键，相关的组装设备和工 艺也更具先进性与高灵活性。 由于倒装芯片比BGA 或CSP 具有更小的外形尺寸、更小的球径和球间距、它对植球工艺、基板技术、材料的兼容性、制造工艺，以及检查设备和方法提出了前所未有的挑战。 倒装芯片的发展历史 倒装芯片的定义 什么器件被称为倒装芯片？一般来说，这类器件具备以下特点： 1. 基材是硅； 2. 电气面及焊凸在器件下表面； 3. 球间距一般为4-14mil 、球径为2.5-8mil 、外形尺寸为1 -27mm ； 4. 组装在基板上后需要做底部填充。 其实，倒装芯片之所以被称为“倒装”，是相对于传统的金属线键合连接方式（Wire Bonding）与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的芯片电气面朝上（图1），而倒装芯片的电气面朝下（图2），相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装芯片”。在圆片（Wafer）上芯片植完球后（图3），需要将其翻转，送入贴片机，便于贴装，也由于这一翻转过程，而被称为“倒装芯片”。 图1 图2

图3 倒装芯片的历史及其应用 倒装芯片在1964年开始出现，1969年由IBM发明了倒装芯片的C4工艺（Controlled Collap se Chip Connection，可控坍塌芯片联接）。过去只是比较少量的特殊应用，近几年倒装芯片已经成为高性能封装的互连方法，它的应用得到比较广泛快速的发展。目前倒装芯片主要应用在Wi- Fi、SiP、M CM、图像传感器、微处理器、硬盘驱动器、医用传感器，以及RFID等方面（图5）。 图4

底部填充胶项目可行性研究报告范文

底部填充胶项目可行性研究报告 xxx（集团）有限公司

摘要 该底部填充胶项目计划总投资9850.03万元，其中：固定资产投资8180.32万元，占项目总投资的83.05%；流动资金1669.71万元，占项目总投资的16.95%。 达产年营业收入13889.00万元，总成本费用10638.66万元，税金及附加177.59万元，利润总额3250.34万元，利税总额3876.25万元，税后净利润2437.76万元，达产年纳税总额1438.50万元；达产年投资利润率33.00%，投资利税率39.35%，投资回报率24.75%，全部投资回收期5.54年，提供就业职位265个。 报告根据项目产品市场分析并结合项目承办单位资金、技术和经济实力确定项目的生产纲领和建设规模；分析选择项目的技术工艺并配置生产设备，同时，分析原辅材料消耗及供应情况是否合理。

底部填充胶项目可行性研究报告目录 第一章基本情况 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标

第二章项目背景研究分析 一、项目承办单位背景分析 二、产业政策及发展规划 三、鼓励中小企业发展 四、宏观经济形势分析 五、区域经济发展概况 六、项目必要性分析 第三章产业研究 第四章产品规划分析 一、产品规划 二、建设规模 第五章项目选址规划 一、项目选址原则 二、项目选址 三、建设条件分析 四、用地控制指标 五、用地总体要求 六、节约用地措施 七、总图布置方案 八、运输组成

芯片制造倒装焊工艺与设备解决方案

倒装键合（Flip Chip）工艺及设备解决方案 前言：倒装芯片在产品成本、性能及满足高密度封装等方面体现出优势，它的应用也渐渐成为主流。由于倒装芯片的尺寸小，要保证高精度高产量高重复性，这给我们传统的设备及工艺带来了挑战。 器件的小型化高密度封装形式越来越多，如多模块封装 （ MCM ）、系统封装（ SiP ）、倒装芯片（ FC=Flip-Chip ）等应用得越来越多。这些技术的出现更加模糊了一级封装与二级装配之间的界线。毋庸置疑，随着小型化高密度封装的出现，对高速与高精度装配的要求变得更加关键，相关的组装设备和工艺也更具先进性与高灵活性。 由于倒装芯片比BGA或CSP具有更小的外形尺寸、更小的球径和球间距，它对植球工艺、基板技术、材料的兼容性、制造工艺，以及检查设备和方法提出了前所未有的挑战。 一．倒装芯片焊接的概念 倒装芯片焊接（Flip-chip Bonding）技术是一种新兴的微电子封装技术，它将工作面（有源区面）上制有凸点电极的芯片朝下，与基板布线层直接键合。一般来说，这类器件具备以下特点： 1. 基材是硅； 2. 电气面及焊凸在器件下表面； 3. 球间距一般为 4-14mil 、球径为 2.5-8mil 、外形尺寸为 1 -27mm ； 4. 组装在基板上后需要做底部填充。 其实，倒装芯片之所以被称为“倒装”，是相对于传统的金属线键合连接方式（Wire Bonding）与植球后的工艺而言的。传统的通过

金属线键合与基板连接的芯片电气面朝上（图1），而倒装芯片的电气面朝下（图2），相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装芯片”。在圆片（Wafer）上芯片植完球后（图3），需要将其翻转，送入贴片机以便于贴装，也由于这一翻转过程而被称为“倒装芯片”。 图1 图2 图3 倒装芯片在1964年开始出现，1969年由IBM发明了倒装芯片的C4工艺（Controlled Collapse Chip Connection可控坍塌芯片联接）。过去只是比较少量的特殊应用，近几年倒装芯片已经成为高性能封装的互连方法，它的应用得到比较广泛快速的发展。目前倒装芯片主要应用在Wi-Fi、SiP、MCM、图像传感器、微处理器、硬盘驱动器、医用传感器，以及RFID等方面（图4）。

底部充胶Underfill填充流程

底部充胶Underfill 填充流程 5.6 、Underfill 工艺控制要求 561、如果客户没有特殊要求一般的产品BGA填充建议直接使用人工充胶，普通的气动式充胶机（脚踏型）就可以完成点胶过程。但如果客户要强调点胶精度和效率的话可以选用各种在线或离线的点胶平台或全自动点胶机。 5.6.2、从冰箱取出胶水回温至少4 小时以上，禁止采用加热方式进行回温。 5.6.3、如果开封48 小时后未使用完的胶水，需密封后重新放入冰箱冷藏；回温后未开封 使用的胶水超过48 小时也需重新放入冰箱冷藏。 5.6.4、根据元件本体尺寸大小合理计算出所需胶量，并通过点胶针管孔径尺寸和充胶的 时间来准确控制胶量。 5.6.5、充胶时，如果使用的胶水黏度较大或PCB表面处理光洁度不理想，可以尽量将PCB?斜 30°放置,以便胶水充分渗透。 566、当PCBAh的器件充好胶以后需放置3~5分钟,以确保胶水充分渗透。 567、使用回流炉或专用烤箱加热固化，固化温度需控制在120C ~140C之间，固化时间需5~10分钟。 5.6.8、根据PCB表面平整度控制填充速度，避免胶水流动过快导致空气无法排出，结 果导致空洞的形成，如图所示：注：在锡球旁边产生空洞目前国际上通用的接受范围是空洞体积不能超过锡球直径的25％，产生空洞的原因主要是在胶水渗透过程中，胶水 的流动速度大于里面空气特别是锡球附近空气的排出速度造成，也就是说，胶水通过 毛细现象流到BGA 四周的时候，里面锡球周围的部分空气还没来得及排出就被封在BGA 里面造成空 洞的产生。 5.6.9 、胶水固化后, 在元件边缘的堆积高度不能超过元件的本体高度。 、距离被填充元件边缘2MM以外的区域不允许溢胶。 、按键、连接器、定位孔、金边、测试点、SMI 卡、T- 卡不能沾胶，屏蔽架（双键式）外侧边缘禁止有胶水, 以防止屏蔽盖上盖盖不上和不平整。 、胶量需要达到75%以上的底部填充体积。 、要求从元件四周可以观察到固化后的填充胶。、如果目检判断胶量不足，则要求进行二次填充。 、在整个滴胶过程中，要求精确控制以维持胶的流动，避免损伤和污染芯片。

倒装芯片研究

倒装芯片研究 1.为什么倒装？ （1）由于P型GaN传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层ITO层。P区引线通过该ITO膜引出。为获得好的电流扩展，ITO层就不能太薄。为此，器件的发光效率就会受到很大影响，通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什麼情况下，ITO膜的存在，总会使透光性能变差。此外，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。采用GaN LED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。而且p电极也会遮挡住部分光，限制了LED芯片的出光效率。 采用倒装结构的LED芯片，不但可以同时避开P电极上导电层吸收光和电极垫遮光的问题，还可以通过在p-GaN表面设置低欧姆接触的反光层来将往下的光线引导向上，这样可同时降低驱动电压及提高光强。另一方面，图形化蓝宝石衬底(PSS)技术和芯片表面粗糙化技术同样可以增大LED芯片的出光效率50%以上。 （2）散热更好。LED是靠电子在能带间跃迁产生光的，其光谱中不含有红外部分，所以LED的热量不能靠辐射散发。一旦LED的温度超过最高临界温度(跟据不同外延及工艺，芯片温度大概为150℃)，往往会造成LED永久性失效。与传统正装结构以蓝宝石衬底作为散热通道相比，垂直及倒装焊芯片结构有着较佳的散热能力。垂直结构芯片直接采用铜合金作为衬底，有效地提高了芯片的散热能力。倒装焊(Flip-Chip)技术通过共晶焊将LED芯片倒装到具有更高导热率的硅衬底上(导热系数约120W/mK，传统正装芯片蓝宝石导热系数约20W/mK)，芯片与衬底间的金凸点和硅衬底同时提高了LED芯片的散热能力，保障LED的热量能够快速从芯片中导出。 （3）防静电能力增强。抗静电释放(ESD)能力是影响LED芯片可靠性的另一因素。对于InGaN/AlGaN/GaN 双异质结,InGaN 活化簿层厚度仅几十纳米，对静电的承受能力有限，很容易被静电击穿，使器件失效。可以在LED芯片中加入齐纳保护电路防止静电。通常需要在封装过程中通过金线并联一颗齐纳芯片以提高ESD防护能力，不仅增加封装成本和工艺难度，可靠性也有较大的风险。通过在硅衬底内部集成齐纳保护电路的方法，可以大大提高LED芯片的抗静电释放能力(ESDHBM=4000~8000V)，同时节约封装成本，简化封装工艺，并提高产品可靠性。 （4）在封装过程中通过焊线(Wire-bonding)的方式实现芯片与支架的电路连接，而焊接过程中瓷嘴对LED的芯片的冲击是导致LED漏电、虚焊等主要原因，传统正装和垂直结构LED，电极位于芯片的发光表面，因此焊线过程中瓷嘴的正面冲击极易造成发光区和电极金属层等的损伤，在LED芯片采取倒装结构中，电极位于硅基板上，焊线过程中不对芯片进行冲击，极大地提高封装可靠性和

FC倒装芯片装配技术介绍

FC倒装芯片装配技术介绍 器件的小型化高密度封装形式越来越多，如多模块封装（MCM）、系统封装（SiP）、倒装芯片（FC，Flip-Chip）等应用得越来越多。这些技术的出现更加模糊了一级封装与二级装配之间的界线。毋庸置疑，随着小型化高密度封装的出现，对高速与高精度装配的要求变得更加关键，相关的组装设备和工艺也更具先进性与高灵活性。 由于倒装芯片比BGA或CSP具有更小的外形尺寸、更小的球径和球间距、它对植球工艺、基板技术、材料的兼容性、制造工艺，以及检查设备和方法提出了前所未有的挑战。 倒装芯片的发展历史 倒装芯片的定义 什么器件被称为倒装芯片？一般来说，这类器件具备以下特点： 1. 基材是硅； 2. 电气面及焊凸在器件下表面； 3. 球间距一般为4-14mil、球径为2.5-8mil、外形尺寸为1-27mm； 4. 组装在基板上后需要做底部填充。 其实，倒装芯片之所以被称为“倒装”，是相对于传统的金属线键合连接方式（Wire Bonding）与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的芯片电气面朝上（图1），而倒装芯片的电气面朝下（图2），相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装芯片”。在圆片（Wafer）上芯片植完球后（图3），需要将其翻转，送入贴片机，便于贴装，也由于这一翻转过程，而被称为“倒装芯片”。 倒装芯片的历史及其应用 倒装芯片在1964年开始出现，1969年由IBM发明了倒装芯片的C4工艺（Controlled Collapse Chip Connection，可控坍塌芯片联接）。过去只是比较少量的特殊应用，近几年倒装芯片已经成为高

性能封装的互连方法，它的应用得到比较广泛快速的发展。目前倒装芯片主要应用在Wi- Fi、SiP、MCM、图像传感器、微处理器、硬盘驱动器、医用传感器，以及RFID等方面（图5）。 与此同时，它已经成为小型I/O应用有效的互连解决方案。随着微型化及人们已接受SiP，倒装芯片被视为各种针脚数量低的应用的首选方法。从整体上看，其在低端应用和高端应用中的采用，根据TechSearch International Inc对市场容量的预计，焊球凸点倒装芯片的年复合增长率（CAGR）将达到31%。 倒装芯片应用的直接驱动力来自于其优良的电气性能，以及市场对终端产品尺寸和成本的要求。在功率及电信号的分配，降低信号噪音方面表现出色，同时又能满足高密度封装或装配的要求。可以预见，其应用会越来越广泛。 倒装芯片的组装工艺流程 一般的混合组装工艺流程在半导体后端组装工厂中，现在有两种模块组装方法。在两次回流焊工艺中，先在单独的SMT生产线上组装SMT器件，该生产线由丝网印刷机、贴片机和第一个回流焊炉组成。然后再通过第二条生产线处理部分组装的模块，该生产线由倒装芯片贴片机和回流焊炉组成。底部填充工艺

底部填充胶对

基于BGA填充胶封装焊点可靠性研究 移动电话、笔记本电脑，上网本，PDA等便携式电子终端产品的小型化、低成本和高性能的要求，使得BGA芯片需求量越来越高，但客户使用不当，如冲击、震动均可能导致焊点失效，引起产品出现故障，而底部填充胶封装BGA焊点，将芯片与基板黏成一体，减少热循环过程中的相对移动、增加焊点的疲劳寿命、缓冲并释放因冲击在焊点上所产生的应力，但不同的填充胶对基板封装的可靠性却表现不同，本课题通过实验和热应力分析方法，研究筛选出热应力较低的底部填充胶，有效提高BGA封装焊点的可靠性。 1. 实验 1.1实验条件 实验PCB试样是一个2×4阵列BGA的主板，尺寸115x77mm、厚度1.65mm，基材FR-4，焊盘表面处理工艺为HASL。BGA器件为塑封PBGA封装结构、焊球间距0.5mm，芯片尺寸4×4mm。实验选用某品牌BGA填充胶，有A、B、C、D、E等型号。A胶不含填充剂，粘度7250cps（25℃）, 热膨胀系数(CTE)60x10-6K-1、固化温度165℃，B胶也不含填充剂，粘度、热膨胀系数与A胶相同，所不同的是固化温度，为135℃。C胶含有60％的二氧化硅填充剂，粘度15000cps（25℃）, 热膨胀系数(CTE)31x10-6K-1、固化温度150℃，D胶含有50％的二氧化硅填充剂，粘度6000cps（25℃）, 热膨胀系数(CTE)41x10-6 K-1、固化温度120℃，E胶含有40％的二氧化硅填充剂，粘度5000cps （25℃）, 热膨胀系数(CTE)45x10-6 K-1、固化温度115℃。实验选用某品牌免清洗焊膏，再流焊炉支持无铅焊接，实验在室温20～25℃、相对湿度 50～65%RH、气压 101Kpa条件下进行。 1.2实验内容 实验一基板跌落测试。选取实验试样主板15片，分为1、2、3组，每组5片基板，1组不使用填充胶焊接BGA焊点,2组使用A胶焊接BGA焊点,3组使用C胶焊接BGA焊点。实验选用某品牌跌落实验机，主要由冲击台面、基座、导轨、夹具(一般为螺栓)、衬垫(毛毡、尼龙等)组成。装有BGA组件基板通过夹具安装在基座上，其中基座一般是由铝、铁、铜等金属制成的质量较大的块体。当把基座抬升到1830mm高度，然后让其沿导轨自由下落，在基座与放在实验台上的衬垫碰撞的过程中会产生一个冲击载荷，它实际上就是一个冲击加速度脉冲。由于基座及夹具的固有频率比BGA组件的固有频率要大得多，因而可以认为碰撞产生的冲击载荷会无失真地沿着夹具加载到BGA组件上。换句话说，基座连同夹具可以看成一个刚体，这样我们就可以在BGA组件的夹具加持点上直接加载冲击载荷来研究BGA组件的动态特性及焊点的应力应变情况。试样基板跌落每边跌落两次共计8次为一个跌落周期。跌落实验中,当BGA焊点的总串联电阻比跌落前增大20%时,样品被判定为已失效. 实验二基板热循环测试。选取实验试样主板20片，每组5片，分成1、2、3、4组，1组不

LED倒装工艺流程分析

LED倒装工艺流程分析 近年来LED在电视机背光、手机、和平板电脑等方面的应用也迎来了爆发式的增长，LED具有广阔的应用发展前景。 倒装LED技术的发展及现状 倒装技术在LED领域上还是一个比较新的技术概念，但在传统IC行业中已经被广泛应用且比较成熟，如各种球栅阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、晶片级芯片尺寸封装（WLCSP）等技术，全部采用倒装芯片技术，其优点是生产效率高、器件成本低和可靠性高。 倒装芯片技术应用于LED器件，主要区别于IC在于，在led芯片制造和封装过程中，除了要处理好稳定可靠的电连接以外，还需要处理光的问题，包括如何让更多的光引出来，提高出光效率，以及光空间的分布等。 针对传统正装LED存在的散热差、透明电极电流分布不均匀、表面电极焊盘和引线挡光以及金线导致的可靠性问题，1998年，J.J.Wierer等人制备出了1W倒装焊接结构的大功率AlGaInN-LED蓝光芯片，他们将金属化凸点的AIGalnN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管(ESD)的硅载体上。 测试结果表明，在相同的芯片面积下，倒装led芯片（FCLED）比正装芯片有着更大的发光面积和非常好的电学特性，在200-1000mA的电流范围，正向电压（VF）相对较低，从而导致了更高的功率转化效率。 2006年，O.B.Shchekin等人又报道了一种新的薄膜倒装焊接的多量子阱结构的LED（TFFC-LED）。所谓薄膜倒装LED，就是将薄膜LED与倒装LED的概念结合起来。 在将LED倒装在基板上后，采用激光剥离（Laser lift-off）技术将蓝宝石衬底剥离掉，然后在暴露的N型GaN层上用光刻技术做表面粗化。 随着硅基倒装芯片在市场上销售，逐渐发现这种倒装LED芯片在与正装芯片竞争时，其成本上处于明显的劣势。 由于LED发展初期，所有封装支架和形式都是根据其正装或垂直结构LED 芯片进行设计的，所以倒装LED芯片不得不先倒装在硅基板上，然后将芯片固定在传统的支架上，再用金线将硅基板上的电极与支架上的电极进行连接。 使得封装器件内还是有金线的存在，没有利用上倒装无金线封装的优势；而且还增加了基板的成本，使得价格较高，完全没有发挥出倒装LED芯片的优势。 为此，最早于2007年有公司推出了陶瓷基倒装led封装产品。这一类型的产品，陶瓷既作为倒装芯片的支撑基板，也作为整体封装支架，实现整封装光源的小型化。

FC(倒装)

倒装芯片 Flip chip(倒装芯片)：一种无引脚结构，一般含有电路单元。设计用于通过适当数量的位于其面上的锡球(导电性粘合剂所覆盖)，在电气上和机械上连接于电路。 起源于60年代，由IBM率先研发出，具体原理是在I/Opad上沉积锡铅球，然后将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷板相结合，此技术已替换常规的打线接合，逐渐成为未来封装潮流。Flip Chip既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术．早在30年前IBM公司已研发使用了这项技术。但直到近几年来，Flip-Chip已成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。今天，Flip-Chip封装技术的应用范围日益广泛，封装形式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。同时，Flip-Chip也向制造者提出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴后键合，如引线健合和载带自动健全（ＴＡＢ）。ＦＣ则将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连．硅片直接以倒扣方式安装到ＰＣＢ从硅片向四周引出Ｉ／Ｏ，互联的长度大大缩短，减小了ＲＣ延迟，有效地提高了电性能．显然，这种芯片互连方式能提供更高的Ｉ／Ｏ密度．倒装占有面积几乎与芯片大小一致．在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。 Flip chip又称倒装片，是在I/O pad上沉积锡铅球，然后将芯片翻转佳热利用熔融的锡铅球与陶瓷机板相结合此技术替换常规打线接合，逐渐成为未来的封装主流，当前主要应用于高时脉的CPU、 GPU(GraphicProcessor Unit)及Chipset 等产品为主。与COB相比，该封装形式的芯片结构和I/O端（锡球）方向朝下，由于I/O引出端分布于整个芯片表面，故在封装密度和处理速度上Flip chip已达到顶峰，特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工，因此是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。倒装片连接有三种主要类型Ｃ４(Controlled Collapse Chip Connection)、ＤＣＡ(Direct chip attach)和ＦＣＡＡ(Flip Chip Adhesive Attachement)。 Ｃ４是类似超细间距ＢＧＡ的一种形式与硅片连接的焊球阵列一般的间距为0.23、 0.254mm。焊球直径为0.102、0.127mm。焊球组份为97Pb/3Sn。这些焊球在硅片上可以呈完全分布或部分分布。 由于陶瓷可以承受较高的回流温度，因此陶瓷被用来作为Ｃ４连接的基材，通常是在陶瓷的表面上预先分布有镀Au或Sn的连接盘，然后进行Ｃ４形式的倒装片连接。Ｃ４连接的优点在于：

影响倒装芯片底部填充胶流动的因素分析解读

第2卷第2期 2008年6月 材料研究与应用MATERIALSRESEARCHANDAPPLICATION Vo112,No12Jun12008 文章编号:167329981(2008)0120151204 影响倒装芯片底部填充胶流动的因素分析 张良明 (广州大学,广东广州510006) 摘要:材料特性对倒装芯片底部填充胶流动的影响因素主要有表面张力、1在考虑焊球点影响的情况下,主要影响因素有焊球点的布置密度及边缘效应.关键词:倒装芯片;填充胶;焊球点;表面张力;接触角中图分类号:O35文献标识码:A 在对外形尺寸要求苛刻的中,,在温,使连接芯片与电路基板的焊球点(凸点)断裂,从而使元件的电热阻增加,甚至使整个元件失效.解决这个问题既直接又简单的办法是,在芯片与电路基板之间填充密封剂(简称填充胶).这样可以增加芯片与基板的连接面积,提高二者的结合强度,对凸点起到保护作用.底部填充是倒装芯片互连工艺的主要工序之一,对倒装芯片可靠性的影响很大,所以研究填充胶的流动性有着重 要的意义. σ为填充胶流动前端与空气之间的表式(1)中: 面张力,xf为填充胶流动前端所走过的距离,θ为填充胶流动过程中与芯片所形成的接触角,μ为牛顿流体的填充胶的粘度,h为芯片与电路底板之间的缝隙高度.当填充完成时,填充胶流动的距离L即为方形芯片的长度.在不考虑焊球的影响和假设填充胶是牛顿流体的情况下,上述因素都会影响填充胶的流动.1.1.1表面张力 填充胶在流动的过程中,壁面的粘滞力是其在晶片与基板间隙间流动的唯一推动力.表面张力σ与压力差VP和接触角θ之间的关系[3]可以表示为: VP= . h (2)

倒装封装介绍

倒装封装介绍 什么是LED倒装芯片？近年来，在芯片领域，倒装芯片技术正异军突起，特别是在大功率、户外照明的应用市场上更受欢迎。但由于发展较晚，很多人不知道什么叫LED倒装芯片，LED倒装芯片的优点是什么？今天慧聪LED屏网编辑就为你做一个简单的说明。先从LED正装芯片为您讲解LED倒装芯片，以及LED倒装芯片的优势和普及难点。 要了解LED倒装芯片，先要了解什么是LED正装芯片 LED正装芯片是最早出现的芯片结构，也是小功率芯片中普遍使用的芯片结构。该结构，电极在上方，从上至下材料为：P-GaN，发光层，N-GaN，衬底。所以，相对倒装来说就是正装。 LED倒装芯片和症状芯片图解 为了避免正装芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率，芯片研发人员设计了倒装结构，即把正装芯片倒置，使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出(衬底最终被剥去，芯片材料是透明的)，同时，针对倒装设计出方便LED封装厂焊线的结构，从而，整个芯片称为倒装芯片(Flip Chip)，该结构在大功率芯片较多用到。 正装、倒装、垂直LED芯片结构三大流派

倒装技术并不是一个新的技术，其实很早之前就存在了。倒装技术不光用在LED行业，在其他半导体行业里也有用到。目前LED芯片封装技术已经形成几个流派，不同的技术对应不同的应用，都有其独特之处。 目前LED芯片结构主要有三种流派，最常见的是正装结构，还有垂直结构和倒装结构。正装结构由于p，n电极在LED同一侧，容易出现电流拥挤现象，而且热阻较高，而垂直结构则可以很好的解决这两个问题，可以达到很高的电流密度和均匀度。未来灯具成本的降低除了材料成本，功率做大减少LED颗数显得尤为重要，垂直结构能够很好的满足这样的需求。这也导致垂直结构通常用于大功率LED应用领域，而正装技术一般应用于中小功率LED。而倒装技术也可以细分为两类，一类是在蓝宝石芯片基础上倒装，蓝宝石衬底保留，利于散热，但是电流密度提升并不明显；另一类是倒装结构并剥离了衬底材料，可以大幅度提升电流密度。 LED倒装芯片的优点 一是没有通过蓝宝石散热，可通大电流使用；二是尺寸可以做到更小，光学更容易匹配；三是散热功能的提升，使芯片的寿命得到了提升；四是抗静电能力的提升；五是为后续封装工艺发展打下基础。 什么是LED倒装芯片 据了解，倒装芯片之所以被称为“倒装”是相对于传统的金属线键合连接方式（Wire Bonding）与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的晶片电气面朝上，而倒装晶片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装芯片”。 倒装LED芯片，通过MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长GaN基LED结构层，由P/N结发光区发出的光透过上面的P型区射出。由于P型GaN传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni- Au组成的金属电极层。P 区引线通过该层金属薄膜引出。为获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层就不能太薄。为此，器件的发光效率就会受到很大影响，通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什麼情况下，金属薄膜的存在，总会使透光性能变差。此外，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。采用GaN LED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。 在倒装芯片的技术基础上，有厂家发展出了LED倒装无金线芯片级封装。 什么是LED倒装无金线芯片级封装 倒装无金线芯片级封装，基于倒装焊技术，在传统LED芯片封装的基础上，减少了金线封装工艺，省掉导线架、打线，仅留下芯片搭配荧光粉与封装胶使用。作为新封装技术产品，倒装无金线芯片级光源完全没有因金线虚焊或接触不良引起的不亮、闪烁、

倒装芯片工艺与SMT组装探讨

倒装芯片工艺挑战SMT组装 １引言 ２0世纪90年代以来，移动电话、个人数字助手（PDA)、数码相机等消费类电子产品的体积越来越小，工作速度越来越快，智能化程度越来越高。这些日新月异的变化为电子封装与组装技术带来了许多挑战和机遇。材料、设备性能与工艺控制能力的改进使越来越多的ＥMS公司可以跳过标准的表面安装技术(SMT)直接进入先进的组装技术领域,包括倒装芯片等。由于越来越多的产品设计需要不断减小体积,提高工作速度,增加功能，因此可以预计，倒装芯片技术的应用范围将不断扩大，最终会取代ＳMT当前的地位，成为一种标准的封装技术。 多年以来,半导体封装公司与EMＳ公司一直在携手合作,在发挥各自特长的同时又参与对方领域的技术业务,力争使自己的技术能力更加完善和全面。在半导体工业需求日益增加的环境下,越来越多的公司开始提供\\\"完整的 解决方案\\\＂。这种趋同性是人们所期望看到的，但同时双方都会面临一定的挑战。 例如，以倒装芯片BGＡ或系统封装模块为例,随着采用先进技术制造而成的产品的类型由板组装方式向元件组装

方式的转变,以往似乎不太重要的诸多因素都将发挥至关 重要的作用。互连应力不同了,材料的不兼容性增加了,工艺流程也不一样了。不论你的新产品类型是否需要倒装芯片技术,不论你是否认为采用倒装芯片的时间合适与否,理解倒装芯片技术所存在的诸多挑战都是十分重要的。 2 倒装芯片技术 \\\"倒装芯片技术\\\"，这一名词包括许多不同的方法。每一种方法都有许多不同之处，且应用也有所不同。例如，就电路板或基板类型的选择而言,无论它是有机材料、陶瓷材料还是柔性材料，都决定着组装材料(凸点类型、焊剂、底部填充材料等）的选择,而且在一定程度上还决定着所需设备的选择。在目前的情况下，每个公司都必须决定采用哪一种技术，选购哪一类工艺部件，为满足未来产品的需要进行哪一些研究与开发，同时还需要考虑如何将资本投资和运作成本降至最低额。 在SＭT环境中最常用、最合适的方法是焊膏倒装芯片组装工艺。即使如此，为了确保可制造性、可靠性并达到成本目标也应考虑到该技术的许多变化。目前广泛采用的倒装芯片方法主要是根据互连结构而确定的。如,柔顺凸点技术的实现要采用镀金的导电聚合物或聚合物／弹性体凸

倒装焊芯片

倒装焊芯片(Flip-Chip)是什么意思作者：佚名来源：https://www.360docs.net/doc/ab6514431.html, 发布时间：2010-3-4 14:08:08 [收藏] [评论] 倒装焊芯片(Flip-Chip)是什么意思 Flip Chip既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术．早在30年前IBM公司已研发使用了这项技术。但直到近几年来，Flip-Chip已成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。今天，Flip-Chip封装技术的应用范围日益广泛，封装形式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。同时，Flip-Chip也向制造者提出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴后键合，如引线健合和载带自动健全（ＴＡＢ）。ＦＣ则将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连．硅片直接以倒扣方式安装到ＰＣＢ从硅片向四周引出Ｉ／Ｏ，互联的长度大大缩短，减小了ＲＣ延迟，有效地提高了电性能．显然，这种芯片互连方式能提供更高的Ｉ／Ｏ密度．倒装占有面积几乎与芯片大小一致．在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。 而FC-BGA（Flip Chip Ball Grid Array：倒装芯片球栅格阵列）是一种较新的支持表明安装板的封装形式，采用C4可控塌陷芯片法焊接，大幅度改善电器性能，据称能提高封装成品率（没有查到具体数据是多少）。这种封装允许直接连接到底层，具体来说由倒装在元件底部上的硅核组成，使用金属球代替原先的针脚来连接处理器，如果把焊接比喻成缝衣的话，那么这种焊接方式可以让针脚均匀一致，连接距离更短引脚间距增大，避免了虚焊和针脚弯曲弯曲现象。FC-BGA封装共使用了479个直径仅为0.78毫米的封装球使得封装高度大为减小，怎么样，“针脚”的确够小吧？采用这种工艺带来的好处也是很明显的：那就是可以大大减小芯片封装后的尺寸（核心/封装比可做到1：1.5）令核心外露，热传导效率增加，毫无疑问，这种工艺非常适合高速芯片的封装。除此以外，因为芯片的引脚是由中心方向引出的，和基板距离缩短，因此干扰少，电信号传递更快速稳定而纯净，十分有助于超频。目前台湾主要的封装厂如全懋、日月光、景硕、南亚等都有能力做FC-BGA封装。当然喽，成本方面，FC-BGA比Wirebond封装要贵上许多（2.5美圆V S1美圆）！下面就是两种封装能达到的频率理论值： * 频率和晶体管数目/功耗等密切相关，以上注明的频率均针对VPU 我们看到，FC-BGA封装的理论极限大概是Wirbond的1.45倍！ 普通版本的FX5600XT核心的售价是47美圆，FC-BGA封装的VPU要贵近20美圆，出货量之比是100：1，十分稀少。

SMT环境中倒装芯片工艺与技术应用

SMT环境中倒装芯片工艺与技术应用 1、引言 倒装芯片的成功实现与使用包含诸多设计、工艺、设备与材料因素。只有对每一个因素都加以认真考虑和对待才能够促进工艺和技术的不断完善和进步，才能满足应用领域对倒装芯片技术产品不断增长的需要。 2、倒装芯片技术 “倒装芯片技术”这一名词包括许多不同的方法。每一种方法都有许多不同之处，且应用也有所不同。例如，就电路板或基板类型的选择而言，无论它是有机材料、陶瓷材料还是柔性材料，都决定着组装材料(凸点类型、焊剂、底部填充材料等)的选择，而且在一定程度上还决定着所需设备的选择。在目前的情况下，每个公司都必须决定采用哪一种技术，选购哪一类工艺部件，为满足未来产品的需要进行哪一些研究与开发，同时还需要考虑如何将资本投资和运作成本降至最低额。 在SMT环境中最常用、最合适的方法是焊膏倒装芯片组装工艺。即使如此，为了确保可制造性、可靠性并达到成本目标也应考虑到该技术的许多变化。目前广泛采用的倒装芯片方法主要是根据互连结构而确定的。如，柔顺凸点技术的实现要采用镀金的导电聚合物或聚合物/弹性体凸点。 焊柱凸点技术的实现要采用焊球键合(主要采用金线)或电镀技术，然后用导电的各向同性粘接剂完成组装。工艺中不能对集成电路(1C)键合点造成影响。在这种情况下就需要使用各向异性导电膜。焊膏凸点技术包括蒸发、电镀、化学镀、模版印刷、喷注等。因此，互连的选择就决定了所需的键合技术。通常，可选择的键合技术主要包括：再流键合、热超声键合、热压键合和瞬态液相键合等。 上述各种技术都有利也有弊，通常都受应用而驱动。但就标准SMT工艺使用而言，焊膏倒装芯片组装工艺是最常见的，且已证明完全适合SMT。 3、焊膏倒装芯片组装技术 传统的焊膏倒装芯片组装工艺流程包括：涂焊剂、布芯片、焊膏再流与底部填充等。但为了桷保成功而可靠的倒装芯片组装还必须注意其它事项。通常，成功始于设计。 首要的设计考虑包括焊料凸点和下凸点结构，其目的是将互连和IC键合点上的应力降至最低。如果互连设计适当的话，已知的可靠性模型可预测出焊膏上将要出现的问题。对IC键合点结构、钝化、聚酰亚胺开口以及下凸点治金(UBM)结构进行合理的设计即可实现这一目的。钝化开口的设计必须达到下列目

底部填充胶的运用

底部填充胶 底部填充胶的应用原理是利用毛细作用使得胶水迅速流过BGA芯片底部芯片底部，其毛细流动的最小空间是10um。 简介 含义 底部填充胶简单来说就是底部填充之义,常规定义是一种用化学胶水（主要成份是环氧树脂）对BGA 封装模式的芯片进行封装模式的芯片进行底部填充，利用加热的固化形式，将BGA 底部空隙大面积(一般覆盖一般覆盖80%以上)填满，从而达到加固的目的，增强BGA 封装模式的芯片和PCBA 之间的抗跌落性能之间的抗跌落性能。底部填充胶还有一些非常规用法，是利用一些瞬干胶或常温固化形式胶水在BGA 封装模式芯片的四周或者部分角落部分填满，从而达到加固目的。 应用原理 底部填充胶的应用原理是利用毛细作用使得胶水迅速流过BGA 芯片底部芯片底部，其毛细流动的最小空间是10um。这也符合了焊接工艺中焊盘和焊锡球之间的最低电气特性要求，因为胶水是不会流过低于4um的间隙，所以保障了焊接工艺的电气安全特性。 流动现象 底部填充胶的流动现象是反波纹形式，黄色点为底部填充胶的起点位置，黄色箭头为胶水流动方向，黄色线条即为底部填充胶胶水在BGA 芯片底部的流动现象，于是通常底部填充胶在生产流水线上检查其填充效果，只需要观察底部填充胶胶点的对面位置，即可判定对面位置是否能看到胶水痕迹。 发展历史 底部填充胶经历了：手工——喷涂技术————喷射技术三大阶段，目前应用最多的是喷涂技术，但喷射技术以为精度高，节约胶水而将成为未来的主流应用，但前提是解决其设备高昂的问题，但随着应用的普及和设备的大批量生产，设备价格也会随之下调。 优点

底部填充胶：用于CSP/BGA的底部填充，工艺操作性好，易维修，抗冲击，跌落，抗振性好，大大提高了电子产品的可靠性。 底部填充胶是一种低黏度、低温固化的毛细管流动底部下填料(Underfill), 流动速度快，工作寿命长、翻修性能佳。广泛应用在MP3、USB、手机、篮牙等手提电子产品的线路板组装。 优点如下： 1.高可靠性，耐热和机械冲击； 2.黏度低，流动快，PCB不需预热； 3.固化前后颜色不一样，方便检验； 4.固化时间短，可大批量生产； 5.翻修性好，减少不良率。 6.环保，符合无铅要求。 性能 黏度：0.3 PaS 剪切强度：Mpa 工作时间：min 工作温度：℃ 保质期：6 个月 固化条件：110C*7min 120C*3min 150C*2min 主要应用：手机、FPC模组