倒装芯片底部填充工艺
倒装芯片底部填充工艺
梁凤梅
(太原理工大学,山西 太原 030024)
摘 要:从热疲劳故障的角度论述了倒装芯片底部填充的必要性,介绍了倒装芯片底部填充的
参数控制。通过正确的底部填充,可提高倒装芯片组装的成品率和可靠性。
关键词:倒装片;可靠性;生产辅料
中图分类号:TN 4 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2000)06-0252-03
Flip Chip Underfill Technology
LIANG Feng -mei
(Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)
Abstract:Discuss the necessary of flip chip underfill to thermal fatigue failures.Put forward controlling parameter for flip chip underfill.Then show that correct underfill can dramatically increase thermal reliability.
key words:Flip chip;Reliability;Manufacture subsidiary
Document Code:A Article ID:1001-3474(2000)06-0252-03
尽管有一些成熟的工艺适用于PCB 的芯片贴装,但倒装片(FC)技术是最独特的。倒装片是一种直接芯片贴装(DC A)技术。先在芯片底部制作出很小的焊接用凸起阵列,然后将芯片倒转装在基板上。随着芯片尺寸的增加,以及在倒装片贴装中采用非陶瓷新型材料作为基底,沿用了20年的传统技术面临着新的挑战。倒装片工艺的关键问题之一是由于热膨胀系数(TCE)不同而引起的芯片与基板之间的应力,为了消除这一应力,下填充工艺被应用于基板与芯片之间。
1 倒装片底部填充的必要性
1.1 热疲劳故障
通过在芯片和基板之间的空隙中填充环氧树脂材料,可以获得较高的可靠性。如果不采用这种底部填充方法,失效率达50%时的热循环次数甚至会低于200次。若精心选择底部填充材料,就有可能将热疲劳可靠性提高10倍以上。对底部填充材料和空隙形状的深入了解,还可使性能进一步提高。
在采用底部填充材料和不采用底部填充材料的情况下,分别完成倒装芯片的组装。为一个厚0.6mm 、面积为10mm 2的芯片建立一个二维有限元分析模型。该芯片是贴装在一个1.2mm 厚的FR4PCB 上的倒装芯片。这一测试得出了文中的结论。1.2 非底部填充组装
这种情况下,焊点的剪切变形处于支配地位,这是由芯片和基板之间位移差造成的。预期的失效率达50%时的热循环(-55 到125 )次数较低,为200次。在模型中,增加芯片的尺寸将使热疲劳寿命以对数率降低。此外,降低焊点高度也将使50%失效率时的热循环次数以相同的方式减小。另一方面,可以通过将焊点变凹的方法,使热循环次数提高到600次。
硅片和基板材料之间热膨胀系数(C TE)的差别也决定了剪切变形的程度。所以,正确选择基板材料非常重要。研究人员发现,使用C TE 值为5.6 10-6/K 的氧化铝作为基板材料,其失效率达50%
作者简介:梁凤梅(1969-),女,毕业于西安交通大学,硕士,现为太原理工大学信息工程学院讲师。
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2000年11月
时的热循环次数为600次,是C TE 值为15 10-6/K 的FR4的4倍。
1.3 底部填充的倒装芯片
对芯片和基板之间的空隙进行底部填充可增加可靠性。焊点的塑性变形非常复杂。在温度!变形分析模型中,底部填充倒装芯片组件像一个由三种材料形成的结构。选择匹配性能好的底部填充材料是重要的一环。它由CTE 和杨氏弹性模量E 决定。
通常,底部填充倒装片组装结构有三种不同的塑性应变模式:第一种是剪切的塑性应变,由于芯片与基板之间水平位移不匹配所致;第二种是水平的正常塑性应变,由于底部填充材料中固有的水平应变所致;第三种是垂直的正常塑性应变,由于与底部填充垂直变形不匹配所致。
根据模型计算的结果,得出下面的结论:两个材料参数C TE 和E,对倒装芯片组件的热疲劳可靠性都有较大的影响。底部填充材料的韧性愈大,热疲劳寿命愈长。此外,存在一个依赖于弹性韧性的最优热膨胀系数(底部填充材料的E 值和C TE 值之间具有相关性:两个参数的乘积是常数,为0.25MPa/K)。
与非底部填充倒装芯片组装相比,如果底部填充材料的弹性模量大于10GPa,C TE ?25 10-6/K,其失效率达50%时的热循环次数可达15000次。通过检验不同的基板材料,如Al 2O 3、聚合物和硅。在所有情形下,底部填充均能增加对热疲劳的抵抗性。
2 倒装片底部填充工艺
2.1 温度控制
在先进的倒装芯片组装中,多数底部填充材料被设计为具有最佳流动性、最小热膨胀系数。目前的固化时间约30min 。由于底部填充材料粘度较低,以便于流入芯片的下方,因此贮存温度最好恒定在30 。当机器内部温度高于30 时,应对阀体、容器及注射器进行冷却。底部填充材料的流动与成型不仅受其自身温度的影响,同时还受到基板材料与芯片的温度影响。
将底部填充材料填充于基底时,基板表面和芯片的温度必须为70~90 ,这样会从芯片下方和基板表面产生向上的气流。这种表面的排气可减少在芯片底部产生填充气泡,避免在长期使用中失效,同
时可确保填充材料在芯片下方的精确流动。温度的
不同或不均会导致非线性流动,从而形成气泡。因此必须采用闭环系统对基板温度进行控制,对于非接触式系统,温控精度应至少为#5 ;而对于在基板下采用加热真空夹盘的接触式系统则应为#2 。在进入填充区时,基板应预加热以达到所要求的温度,因此还必须增加一个预热阶段。在填充阶段,另外一个加热装置用于保持基板与芯片的温度。在第三阶段(这是一个根据具体情况而选择的阶段),在进入固化炉前协助填充材料正确流动或略微的凝固。
利用旋转阀技术旋转正向位移阀可进行精确度高、重复性好的底部填充。
预备步骤是为了使针头尽量接近芯片边缘,防止对芯片周边造成污染。同时还需让针头正好略低于芯片的下表面,以确保填充足够的填充剂。只要针头足够接近芯片的边缘且高度合适,沿芯片边缘所填充的填充剂便会快速均匀地流入底面如图1所示。
图1 底部填充前针头的定位
2.2 接触式与非接触式加热系统
接触式与非接触式加热系统的选择十分简单,只需通过选择柔性的加工方式或专用的加工方式即可。对于挠性基板,只能选择接触式加热装置,该装置采用真空加热夹盘,在预热、保温和回流三个阶段对挠性基板进行底部加热。在采用AUER 托板或其它专用传输工具以及引线框的场合,接触式加热系统也是最好的方法。接触式加热温度分布比较均匀。例如,倒装芯片可能有多种尺寸,从3mm 2至12mm 2甚至20m m 2。如果采用专用工具,用一套工具即可对所有的元件进行处理。接触式加热的唯一缺点是柔性差,但由于其升温速度快、温度均匀,因此用10min 来变换生产工具也就微不足道了。在用标准的FR4PCB 作为基板时,例如专业从事倒装芯片底部填充生产车间,其加工的板子尺寸
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2000年11月 梁凤梅:倒装芯片底部填充工艺
会变化很大。此时,使用非接触式加热较好。尽管此时温度上升速度与温度均匀性不可兼顾,然而,可尽可能满足基板尺寸变化的要求而不会导致停产,这一点对合同制造商来说是明显的优点。随着倒装芯片技术在电子工业中的应用越来越广泛并逐渐成为主流,设备制造商应该能提供柔性的非接触式加热系统。
2.3 在芯片边缘进行底部填充
通过研究填角的各种不同情况如图2所示。即使使用了填料但焊点不好,其可靠性仍然较差;如果填料浸润了芯片侧面的大约一半,就可以得到比原来高500倍的最优值;如果芯片浸润过度,硅片和填料之间的垂直热变形就会很不匹配,使芯片和焊点上产生周期性的推力和拉力,极大地减小了可靠性。影响可靠性的其它参数包括焊盘离芯片边缘的距离和芯片的尺寸。距芯片边缘越远,
可靠性愈好。
图2 芯片边缘的不同填角
2.4 栅阵列和周边阵列
可以通过增大距芯片边缘的距离来提高可靠性。这对于封装类型是选择栅阵列还是周边阵列有较大的影响。一般,对于一个10mm 10mm 的倒装芯片,如果它贴装在FR4PCB 上,并使用E =10GPa 、C TE=25 10-6
/K 的底层填料,那么,采用栅阵列封装的可靠性是采用周边阵列封装的6倍。
如果阵列外围焊点远离芯片边缘,则焊点上几乎不会产生塑性张力,因此可获得较高的热可靠性。3 结论
由以上的结果可知,仔细选择倒装芯片的封装设计,能够显著地增加热可靠性。总的来说,倒装芯
片组件的热疲劳可靠性较低。通过对倒装芯片组件
进行底部填充,热疲劳寿命可以增加至少10倍。
如果使用具有高弹性模量(即刚性的)和低热膨胀系数的填料,还可进一步优化。通过浸润芯片的半个侧面,可以获得更好的效果。
所以,球栅阵列封装可能是下一代高管脚数芯片封装的唯一选择。在倒装芯片互连情形下,球栅阵列封装比周边阵列封装具有更高的热疲劳寿命。参考文献:
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收稿日期:2000-08-20
(上接第251页)PLC 控制下凸轮时序分配轴驱动部分执行元件和部分动力元件直接驱动执行机构相结合。
图6 基片在干燥炉中的温度变化曲线4 结束语
上述对用于片式电子元件丝印系统的设计进行了分析。由于片式电子元件丝网印刷系统的特殊性,决定了必须结合片式元件制造工艺的特点,应不断地深化和完善系统设计的基本理论,从相关的印刷系统中获得优点,才能达到最佳化。参考文献:
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收稿日期:2000-08-21
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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
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
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
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、
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）。
FC、BGA、CSP三种封装技术。
最早的表面安装技术——倒装芯片封装技术（FC）形成于20世纪60年代，同时也是最早的球栅阵列封装技术（BGA）和最早的芯片规模封装技术（CSP）。 倒装芯片封装技术为1960年IBM公司所开发，为了降低成本，提高速度，提高组件可靠性，FC使用在第1层芯片与载板接合封装，封装方式为芯片正面朝下向基板，无需引线键合，形成最短电路，降低电阻；采用金属球连接，缩小了封装尺寸，改善电性表现，解决了BGA为增加引脚数而需扩大体积的困扰。再者，FC通常应用在时脉较高的CPU或高频RF上，以获得更好的效能，与传统速度较慢的引线键合技术相比，FC更适合应用在高脚数、小型化、多功能、高速度趋势IC的产品中。 随着电子封装越来越趋于向更快、更小、更便宜的方向发展，要求缩小尺寸、增加性能的同时，必须降低成本。这使封装业承受巨大的压力，面临的挑战就是传统SMD封装技术具有的优势以致向我们证实一场封装技术的革命。 2 IBM的FC IBM公司首次成功地实施直接芯片粘接技术（DCA），把铜球焊接到IC焊盘上，就像当今的BGA 封装结构。图1示出了早期固态芯片倒装片示意图。IBM公司继续采用铜球技术并寻求更高生产率的方法，最终选择的方案为锡-铅焊料的真空淀积。为了形成被回流焊进入球凸点的柱状物，应通过掩模使焊料淀积。由于淀积是在圆片级状况下完成的，因而此过程获得了良好的生产率。这种凸点倒装芯片被称为C4技术（可控塌陷芯片连接）一直在IBM公司和别的生产厂家使用几十年，并保持着高的可靠性记录。 虽然C4在更快和更小方面显得格外突出，但是呈现出更节省成本方面的不足。与C4相关的两个重要的经济问题是：形成凸点的成本和昂贵的陶瓷电路的各项要求。然而，正确的形成凸点技术及连接技术能够提供更进一步探求较低成本的因素。 3 形成凸点技术 凸点形成技术分为几个简单的类型，即淀积金属、机械焊接、基于聚合物的胶粘剂以及别的组合物。最初的C4高铅含量焊料凸点，熔点在300℃以上，被低共熔焊料和胶粘剂代替，从而使压焊温度下降到易于有机PCB承受的范围。然而，如果低共熔焊膏作为接合材料使用，那么C4仍可用于FR-4上。 3.1 机械形成凸点技术 十多年前，IBM公司和K&S公司开发了球凸点形成工艺技术，称为柱式凸点形成技术。此工艺过程首先涉及到对铝芯片载体的球压焊技术，接着把焊丝拉到断裂点，最后形成有短尾部的凸点。为了在球附近形成光滑的断裂口，可使用含有1%铂的金丝。焊料和别的金属也是起作用的。很多改变是明显的，包括平面性方面的凸点精压技术和更高、更复杂的金属化的双凸点形成技术。柱式凸点形成技术，长期使用于试制形式。由于通过引线键合机获得了惊人的速度，已移入生产模式。金和金凸点及焊料凸点均被实施。Delco公司和K&S公司联合生产柱式凸点的倒装芯片产品，别的公司在不远的将来预计生产凸点芯片。 3.2 金属电镀技术 电镀技术要求首先形成总线接头，选择电镀掩模，并用于TAB的金凸点芯片技术。虽然通过在晶圆片上方汽相淀积金属，在典型状况下形成总线，但是总线必须能被清除。再者，必须提供光成像电镀保护膜，在电镀之前成像并显影。很多步骤和精确的电镀掩模工艺的要求增加了成本和不便因素。 化学镀是无掩模和无总线的方法，看上去是一种较好的方法。该技术已广泛地应用于印刷电路行业，但是化学形成凸点的技术仅仅是近年来才应用于倒装芯片的。化学镀镍，也许由于其非常精确的化学性质，已呈现为首要的且普遍的化学倒装片凸点技术工艺。如果铝没有直接与镍一起电镀，就可使用中间浸液电镀锌技术。图2示出了最普遍的镍凸点技术顺序。注意到在典型状况下，镍受到薄的、易于产生浸液的金涂层保护。形成的金毛刺适于焊接及胶粘剂压焊。
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。
正装与倒装芯片的封装
倒装芯片的封装 倒装芯片通常是功率芯片主要用来封装大功率LED(>1W)，正装芯片通常是用来进行传统的小功率φ3～φ10的封装。因此，功率不同导致二者在封装及应用的方式均有较大的差别，主要区别有如下几点： 1. 封装用原材料差别： 2．封装制程区别： (1).固晶：正装小芯片采取在直插式支架反射杯内点上绝缘导热胶来固定芯片，而倒装芯片多采用导热系数更高的银胶或共晶的工艺与支架基座相连，且本身支架基座通常为导热系数较高的铜材； (2).焊线：正装小芯片通常封装后驱动电流较小且发热量也相对较小，因此采用正负电极各自焊接一根φ0.8～φ0.9mil金线与支架正负极相连即可；而倒装功率芯片驱动电流一般在350mA以上，芯片尺寸较大，因此为了保证电流注入芯片过程中的均匀性及稳定性，通常在芯片正负级与支架正负极间各自焊接两根φ1.0～φ1.25mil的金线； (3).荧光粉选择：正装小芯片一般驱动电流在20mA左右，而倒装功率芯片一般在350mA左右，因此二者在使用过程中各自的发热量相差甚大，而现在市场通用的荧光粉主要为YAG， YAG自身耐高温为127℃左右，而芯片点亮后，结温(Tj)会远远高于此温度，因此在散热处理不好的情况下，荧光粉长时间老化衰减严重，因此在倒装芯片封装过程中建议使用耐高温性能更好的硅酸盐荧光粉； (4).胶体的选择：正装小芯片发热量较小，因此传统的环氧树脂就可以满足封装的需要；而倒装功率芯片发热量较大，需要采用硅胶来进行封装；硅胶的选择过程中为了匹配蓝宝石衬底的折射率，建议选择折射率较高的硅胶(>1.51)，防止折射率较低导致全反射临界角增大而使大部分的光在封装胶体内部被全反射而损失掉；同时，硅胶弹性较大，与环氧树脂相比热应力比环氧树脂小很多，在使用过程中可以对芯片及金线起到良好的保护作用，有利于提高整个产品的可靠性； (5).点胶：正装小芯片的封装通常采用传统的点满整个反射杯覆盖芯片的方式来封装，而倒装功率芯片封装过程中，由于多采用平头支架，因此为了保证整个荧光粉涂敷的均匀性提高出光率而建议采用保型封装(Conformal-Coating)的工艺；示意图如下：
芯片倒装技术及芯片封装技术
芯片倒装技术及芯片封装技术 引言世纪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很多挑战和机遇。材料、设备机能与工艺控制能力的改进使越来越多的EMS 公司可以跳过尺度的表面安装技术(SMT)直接进入提高前辈的组装技术领域，包括倒装芯片等。因为越来越多的产品设计需要不断减小体积，进步工作速度，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，终极会取代SMT当前的地位，成为一种尺度的封装技术。 多年以来，半导体封装公司与EMS公司一直在通力进行，在施展各自特长的同时又介入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。在半导体产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，但同时双方都会面对一定的挑战。 例如，以倒装芯片BGA或系统封装模块为例，跟着采用提高前辈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，以往好像不太重要的诸多因素都将施展至关重要的作用。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，不论你是否以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。 倒装芯片技术倒装芯片技术\\\"，这一名词包括很多不同的方法。每一种方法都有很多不同之处，且应用也有所不同。例如，就电路板或基板类型的选择而言，不管它是有机材料、陶瓷材料仍是柔性材料，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，每个公司都必需决定采用哪一种技术，选购哪一类工艺部件，为知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本钱降至最低额。 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。即使如斯，为了确保可制造性、可靠性并达到本钱目标也应考虑到该技术的很多变化。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，和婉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。但就尺度SMT工艺使用而言，焊膏倒装芯片组装工艺是最常见的，且已证实完全适合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需留意其它事项。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。假如互连设计适当的话，已知的可靠性模型可猜测出焊膏上将要泛起的题目。对IC 键合点结构、钝化、聚酰亚胺启齿以及下凸点治金(UBM)结构进行公道的设计即可实现这一目的。钝化启齿的设计必需达到下列目的：降低电流密度；减小集中应力的面积；进步电迁移的寿命；最大限度地增大UBM和焊料凸点的断面面积。 凸点位置布局是另一项设计考虑，焊料凸点的位置尽可能的对称，识别定向特征(去掉一个边角凸点)是个例外。布局设计还必需考虑顺流切片操纵不会受到任何干扰。在IC的有
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
倒装芯片工艺挑战SMT组装
倒装芯片工艺挑战SMT组装 1 引言 20世纪90年代以来，移动、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、设备性能与工艺操纵能力的改进使越来越多的EMS公司能够跃过标准的表面安装技术(SMT)直截了当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，因此能够估量，倒装芯片技术的应用范畴将不断扩大，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
纳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，以往看起来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，不论你是否认为采纳倒装芯片的时刻合适与否，明白得倒装芯片技术所存在的诸多挑战差不多上十分重要的。 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，不管它是有机材料、陶瓷材料依旧柔性材料，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。在目前的情形下，每个公司都必须决定采纳哪一种技术，选购哪一类工艺部件，为满足以后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。目前广泛采纳的倒装芯片方法要紧是依照互连结构而确定的。如，柔顺凸
LED倒装芯片 flip chip
LED倒装芯片 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(FlipChip)，该结构在大功率芯片较多用到。 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（WireBonding）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GaNLED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
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：
LED倒装芯片知识全解
LED倒装芯片知识全解 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、光衰大等问题。相比于传统封装工艺，芯片级光源的封装密度增加了16倍，封装体积却缩小了80%，灯具设计空间更大。倒装无金线芯片凭借更稳定的性能、更好的散热性、更均匀的光色分布、更小的体积，受到越来越多LED灯具企业和终端产品应用企业的青睐。 LED倒装芯片普及的难点：
芯片封装的主要步骤是什么啊
芯片封装的主要步骤是什么啊？ 悬赏分：0 - 解决时间：2007-6-21 13:53 芯片封装的主要步骤是什么啊？谁能告诉我啊？尽量说详细些，谢谢 提问者：zorariku - 试用期一级最佳答案 板上芯片（Chip On Board, COB)工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点，然后将硅片直接安放在基底表面，热处理至硅片牢固地固定在基底为止，随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接。 裸芯片技术主要有两种形式：一种是COB技术，另一种是倒装片技术（Flip Chip）。板上芯片封装（COB），半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。 COB主要的焊接方法： （1）热压焊 利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。其原理是通过加热和加压力，使焊区（如AI）发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层，从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的，此外，两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。此技术一般用为玻璃板上芯片COG。 （2）超声焊 超声焊是利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的磁场感应下，迅速伸缩产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时在劈刀上施加一定的压力，于是劈刀在这两种力的共同作用下，带动AI丝在被焊区的金属化层如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI丝和AI膜表面产生塑性变形，这种形变也破坏了AI层界面的氧化层，使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接。主要焊接材料为铝线焊头，一般为楔形。 （3）金丝焊 球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术，因为现在的半导体封装二、三极管封装都采用AU线球焊。而且它操作方便、灵活、焊点牢固（直径为25UM的AU丝的焊接强度一般为0.07～0.09N/点），又无方向性，焊接速度可高达15点/秒以上。金丝焊也叫热（压）（超）声焊主要键合材料为金（AU）线焊头为球形故为球焊。 COB封装流程 第一步：扩晶。采用扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的LED
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