元器件的互连封装技术-倒装芯片技术
倒装焊接技术
解决途径-新型可修复底部填充材料
为了解决这一问题，目前，越来越多的 研究人员投入到新型可修复底部填充材料的 开发当中，常见的做法是，通过在用作底部 填充材料的环氧树脂中引入某些薄弱的化学 键，使其固化后仍可以再加热或加入化学试 剂后分解，使电子元器件能够返工和循环使 用。
修复过程
修复过程包括以下六步： 1.通过加热或化学处理方法迅速降低底部填充 剂的粘结强度； 2.用芯片拾取装置取下坏芯片； 3.用高速刷净设备去除树脂残留物； 4.对基板进行检测； 5.更换新的芯片； 6.重新进行底部填充。
底部填充的作用
由于有机基板和芯片的热膨胀系数无法 保证完全匹配，导致回流焊和温度循环时在 焊球处产生很大的应力，严重时甚至可能会 引起裂损现象，因此，倒装芯片一般采用底 部填充技术来避免这一问题。
底部填充同时带来的问题
由于当前的技术无法保证所供应的芯 片一定完好，使得一些有缺陷的芯片在倒 装后的测试中才被发现，这时就需要进行 返工修复替换。
倒装焊接技术
演讲人：
倒装芯片的优点
1.消除了对引线键合连接的 要求，缩短了互连距离； 2.提高了输入／输出(I／O)密 度； 3.在电路板上占用空间小； 4.符合当前微电子封装高密 度和小型化的趋势。
倒装芯片主要工艺步骤
• 第一步: 凸点底部金属化 • 第二步：芯片凸点制作 • 第三步：将已经凸点的晶片组装到基板上 • 第四步： 使用非导电填料填充芯片底部孔隙
可修复底部填充技术的技术参数
1.工业应用及固化性能
可修复底部填充技术的技术参数2 Nhomakorabea可靠性可修复底部填充技术的技术参数
3.移除性 芯片的移除是修复环节中极为重要的一步， 通常使用球栅阵列封装(BGA)型的修复设备。 修复时间与温度应保持恒定，且芯片移除过 程不会对基板造成损害。理想的移除温度与 移除过程所需要的时间分别为210 ℃、1 min。
元器件的互连封装技术—引线键合技术
应用范围
低成本、高可靠、高产量等特点使得它成为芯片 互连的主要工艺方法，用于下列封装：
• 陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片 • 陶瓷和塑料 (CerQuads and PQFPs) • 芯片尺寸封装 (CSPs) • 板上芯片 (COB)
芯片互连例子
采用引线键合的芯片互连
两种键合焊盘
球形键合
铝合金线为超音波最常见的线材；金线亦可用于超音 波接合，它的应用可以在微波元件的封装中见到。
楔形键合
其穿丝是通过楔形劈刀 背面的一个小孔来实现 的，金属丝与晶片键合 区平面呈30～60°的角 度，当楔形劈刀下降到 焊盘键合区时，楔头将 金属丝按在其表面，采 用超声或者热声焊而完 成键合。
超音波接合只能产生楔形接点(Wedge Bond)。它所能 形成的形成的连线弧度(称为Profile)与接点形状均小于其 他引线键合方法所能完成者。因此适用于焊盘较小、密度 较高的IC晶片的电路连线；但超音波接合的连线必须沿著 金属迴绕的方向排列，不能以第一接点为中心改变方向， 因此在连线过程中必须不断地调整IC晶片与封装基板的位 置以配合导线的迴绕，不仅其因此限制了键合的速度，亦 较不利于大面积晶片的电路连线。
元器件的互连封装技术 —引线键合技术
Review
电子封装始于IC晶片制成之 后，包括IC晶片的粘结固定、电 路连线、密封保护、与电路板之 接合、模组组装到产品完成之间 的所有过程。
电子封装常见的连接方法有 引线键合(wire bonding，WB)、载 带自动焊（tape automated bonding, TAB）与倒装芯片(flip chip, FC)等 三种，倒装芯片也称为反转式晶 片接合或可控制塌陷晶片互连 (controlled collapse chip connection ,C4 ) 。
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）。
cob倒装标准
cob倒装标准
COB（Chip On Board，板上芯片）倒装技术是一种将集成电路芯片倒装焊接在电路板上的工艺。
COB倒装标准主要涉及到倒装芯片的封装、焊接、测试和质量评估等方面。
以下是一般COB倒装标准的主要内容：
1. 芯片封装：芯片封装是为了保护芯片免受外部环境的影响，提高芯片的可靠性和稳定性。
常见的COB封装类型包括塑料封装、金属封装和陶瓷封装等。
2. 倒装工艺：COB倒装工艺通常包括以下步骤：
- 芯片贴片：将封装好的芯片贴在预处理过的电路板上。
- 焊接：使用高温焊接设备将芯片与电路板焊接在一起。
焊接过程需要严格控制温度、时间和焊接压力，以保证焊接质量。
- 清洗：焊接完成后，对芯片和电路板进行清洗，去除残留的焊接剂和焊锡。
3. 测试：COB倒装后，需要对芯片进行功能测试和可靠性试验，确保芯片正常工作。
测试方法包括光学检查、电学测试和可靠性试验等。
4. 质量评估：根据测试结果，对COB倒装芯片的质量进行评估。
评估指标包括焊接强度、芯片性能、可靠性和寿命等。
5. 包装和存储：合格的COB倒装芯片需要进行包装和存储，以防止尘埃、潮湿等环境因素对芯片造成损害。
包装材料应具有防潮、防静电和抗冲击等特点。
需要注意的是，不同的应用场景和客户要求可能会有不同的COB倒装标准。
在实际操作过程中，应根据实际情况制定合适的倒装工艺和质量控制要求。
倒装芯片基板技术
FC技术发明并发展的过程中，陶瓷基板一直在其中扮演着重要角色。
但是，陶瓷基板成本较高。
为了降低成本，近年来人们致力于提高传统低成本层压有机封装基板的性能，使用的方法包括研发多层层压基板、消除基板核心等。
在FC 的三维封装发展中，还应用到硅基板。
1、陶瓷基板陶瓷基板是指将Cu箔在高温下直接键合到陶瓷基片表面上的特殊工艺板，可像印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）板一样能刻蚀出各种图形，而且所制成的超薄复合基板具有良好的电绝缘性能、高导热特性和高附着强度。
因此，陶瓷基板已成为大功率电子电路结构技术和互连技术的基础材料。
Al2O3是最常用的陶瓷基板材料，具有优良的机械、热、电性能和化学稳定性，而且原料来源丰富，适用于各种各样的制造技术及不同的形状。
随着元器件尺寸的减小、产品精度要求的提高，直接镀铜陶瓷基板（Direct Plated Ceramic，DPC）成为陶瓷基板发展的一个主要方向。
DPC技术采用薄膜工艺，利用真空溅射、光刻等工艺在陶瓷基底上制作线路，使基板线路更加精确。
DPC 制备工艺温度较低，一定程度上避免了高温对于材料所造成的破坏或尺寸变异等现象，也减小了基板的制备成本。
一般在金属线路深宽比为 1:1 的前提下，DPC金属线路的线径宽度能够达到10μm ~50μm。
图6展示了几种DPC陶瓷基板。
2、有机基板（1）表面层合电路在IBM公司发明SLC技术之前，FC工艺带来的互连密度只有多层陶瓷基板才能提供。
SLC基板不仅可以满足FC工艺的要求，而且成本比陶瓷基板便宜的多，还可以通过对Cu导体和低介电常数绝缘材料的使用来获得更好的电气性能。
SLC是当今非常流行的低成本有机封装基板的基础技术，如图7所示，基板上的叠层（Build-up Layer）通过微孔垂直连接以支持FC互连。
SLC技术有芯板和表面层合电路两个主要部分，芯板由普通环氧树脂玻璃板制成，而SLC层则是在芯板的外层逐次增加由光敏环氧树脂制成的介电层及镀Cu 的导体层，采用叠层法制成，最终实现多层结构的功能。
led倒装芯片封装技术
led倒装芯片封装技术英文回答：## Flip Chip LED Packaging Technology.Flip chip LED packaging technology is a method of mounting LED chips on a printed circuit board (PCB) with the active side of the chip facing down. This technology offers several advantages over traditional surface mount technology (SMT), including:Reduced package height: Flip chip LEDs are much thinner than SMT LEDs, allowing for the creation of thinner and more compact lighting fixtures.Improved thermal performance: The direct thermal contact between the LED chip and the PCB dissipates heat more efficiently, resulting in longer LED life and improved performance.Higher power density: Flip chip LEDs can be packed more densely than SMT LEDs, enabling the creation of high-power lighting fixtures with a smaller footprint.Lower cost: Flip chip LEDs are less expensive to manufacture than SMT LEDs, making them a more cost-effective option for large-scale lighting applications.Flip chip LED packaging technology is typically used in applications where high power density and thermal performance are critical, such as automotive lighting, street lighting, and commercial lighting.### Flip Chip LED Packaging Process.The flip chip LED packaging process involves the following steps:1. Die preparation: The LED chip is prepared by thinning the substrate and applying a solder mask to the active surface.2. Solder ball attachment: Solder balls are attached to the bottom surface of the LED chip using a solder paste.3. Chip placement: The LED chip is placed on the PCB with the solder balls facing down.4. Reflow soldering: The PCB is heated to melt the solder balls and form a permanent connection between the LED chip and the PCB.5. Encapsulation: The LED chip is encapsulated with a protective epoxy to protect it from the environment.### Advantages of Flip Chip LED Packaging Technology.The advantages of flip chip LED packaging technology include:Reduced package height: Flip chip LEDs are muchthinner than SMT LEDs, allowing for the creation of thinner and more compact lighting fixtures.Improved thermal performance: The direct thermal contact between the LED chip and the PCB dissipates heat more efficiently, resulting in longer LED life and improved performance.Higher power density: Flip chip LEDs can be packedmore densely than SMT LEDs, enabling the creation of high-power lighting fixtures with a smaller footprint.Lower cost: Flip chip LEDs are less expensive to manufacture than SMT LEDs, making them a more cost-effective option for large-scale lighting applications.### Disadvantages of Flip Chip LED Packaging Technology.The disadvantages of flip chip LED packaging technology include:Higher assembly cost: The flip chip LED packaging process is more complex than the SMT process, resulting in higher assembly costs.Limited design flexibility: The rigid nature of the flip chip LED package limits design flexibility, making it difficult to create custom lighting fixtures.Reliability concerns: The flip chip LED package is more susceptible to mechanical stress than the SMT package, raising reliability concerns for applications where vibration or shock is a factor.### Conclusion.Flip chip LED packaging technology offers several advantages over traditional SMT, including reduced package height, improved thermal performance, higher power density, and lower cost. However, this technology also has some disadvantages, including higher assembly cost, limited design flexibility, and reliability concerns. Overall, flip chip LED packaging technology is a valuable option for applications where high power density and thermal performance are critical.中文回答：## 倒装芯片LED封装技术。
倒装芯片封装技术详解
倒装芯片封装技术详解倒装芯片封装技术详解芯片封装是电子元器件制造过程中非常关键的一环。
随着科技的不断进步和需求的增长，人们对芯片封装技术的要求也越来越高。
在众多芯片封装技术中，倒装芯片封装技术因其独特的优势而备受关注。
倒装芯片封装技术是一种将芯片颠倒安装于封装基板上的技术。
与传统的芯片封装技术不同，倒装芯片封装技术将芯片反过来安装在基板上，使芯片的焊盘直接与封装基板的焊盘相连。
通过这种方式，可以实现更紧凑、更高性能的封装结构。
使用倒装芯片封装技术有许多优势。
首先，倒装芯片封装技术可以显著减小封装的尺寸。
由于芯片直接安装在基板上，而不需要通过线材等额外的连接结构，因此可以节省空间，使整个封装更为紧凑。
这在如今追求更小型化、轻薄化的电子产品中尤为重要。
其次，倒装芯片封装技术可以提高电子产品的性能。
由于芯片与基板之间的连接更加紧密，电信号的传输速度更快，信号损耗更低。
这对于高频、高速的应用场景尤为重要。
此外，倒装芯片封装技术还可以减小封装与散热介质之间的热阻，提高散热效果，保证芯片的稳定运行。
然而，倒装芯片封装技术也存在一些挑战。
首先，芯片在倒装封装过程中容易受到机械应力的影响，容易出现变形、开裂等问题。
因此，在设计封装结构时需要考虑合理的机械支撑，以保证芯片的安全性。
其次，倒装芯片封装技术的工艺复杂，要求生产线具备高精度的设备和工艺控制能力。
这对于一些中小型企业来说可能是一个挑战。
尽管如此，倒装芯片封装技术的优势依然使其成为电子制造业中的热门技术。
它不仅可以满足产品小型化、高性能化的需求，还能够为电子产品的可靠性和稳定性提供有力保障。
因此，倒装芯片封装技术在移动通信、计算机、消费电子等领域得到了广泛应用。
总的来说，倒装芯片封装技术是一种高级封装技术，具有紧凑、高性能等优势。
尽管面临一些挑战，但随着科技的不断进步，相信倒装芯片封装技术在未来会得到更广泛的应用和发展。
倒装芯片封装技术
倒装芯片封装技术倒装芯片封装技术：将芯片翻转封装的革命性进展引言：随着电子科技的迅猛发展，芯片封装技术也在不断创新。
其中，倒装芯片封装技术作为一项重要的进展，在电子产品设计与制造方面发挥着重要作用。
本文将以倒装芯片封装技术为中心，探讨其原理、发展历程以及在电子领域中的广泛应用。
一、倒装芯片封装技术的原理倒装芯片封装技术，顾名思义，即将芯片翻转后进行封装。
传统的封装方式是将芯片正面朝上，通过焊接或粘接等方式固定在基板上，然后进行封装。
而倒装芯片封装技术则是将芯片翻转180度，使其背面朝上，并通过金线或导电胶等方式与基板连接。
倒装芯片封装技术的核心在于解决芯片尺寸不断减小和功耗不断增加的矛盾。
芯片尺寸的不断缩小使得传统封装方式难以满足对电路布局的要求，而倒装技术使得芯片尺寸最小化，并且能够更好地进行布局，提高电路的性能。
此外，倒装芯片封装技术还能够提高散热效果，减少功耗，提高芯片的可靠性。
二、倒装芯片封装技术的发展历程倒装芯片封装技术起源于1960年代，当时主要用于高可靠性的军事和航天设备中。
随着电子产品的普及和成本的降低，倒装芯片封装技术逐渐应用于民用产品中。
在过去的几十年中，倒装芯片封装技术经历了多次的改进和创新，使得其在电子领域中得到了广泛应用。
在倒装芯片封装技术的发展历程中，主要有以下三个阶段：1.金线倒装封装技术：最早的倒装封装技术采用金线进行芯片与基板之间的连接，这种方式简单、可靠，但是金线间距有限，不适用于高密度集成电路的封装。
2.焊接倒装封装技术：为了解决金线倒装封装技术的局限性，人们引入了焊接倒装封装技术。
这种技术采用焊料将芯片与基板焊接在一起，相比金线倒装技术，焊接倒装技术能够实现更高的密度和更好的散热效果。
3.导电胶倒装封装技术：近年来，随着导电胶技术的成熟，导电胶倒装封装技术成为了倒装芯片封装的主流技术。
导电胶能够实现更高的密度、更低的电阻和更好的散热性能，同时还能够简化制造工艺和降低成本。
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第四步：底部填充与固化
不同的倒装芯片焊点
有各种不同的倒装芯片互连工艺，但是其结构基本特点 都是芯片面朝下，而连接则使用金属凸点。而最终差别就是使 用底部填充与否。
不同的倒装芯片连接方法
1. 焊料焊接 2. 热压焊接 3. 热声焊接 4. 粘胶连接
Coffin-Manson 低周疲劳模型
由此模型可知：
要提高可靠性必须要求：
➢ 更高的焊点高度 ➢ 更小的晶片 ➢ 器件与基板的热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion, CTE）相配 ➢ 小的工作温度变化范围
倒装芯片工艺：通过焊料焊接－01
焊料沉积在基板焊盘上： 对于细间距连接，焊料科通过电镀、焊料溅射或者 固体焊料等沉积方法。 很粘的焊剂可通过直接涂覆到基板上或者用芯片凸 点浸入的方法来保证粘附。 对于加大的间距（>0.4 mm ），可用模板印刷焊膏。
Flat tail bump
Raised cross bump Crossed slots bump
Stacked bump
若干问题
在某些情况下，如显示器中的玻璃上芯片(chip-on-glass， COG)，采用焊接连接并不是最合适的选择，而应该考虑采用其 它替代方法。大多数不采用焊接的倒装芯片技术中，芯片是采用 导电胶或者热压、热声的方法连接到基板上的。这些方法的优点 是：
元器件的互连封装技术
——倒装芯片技术
第一部分
倒装芯片简介
倒装芯片示意图
在典型的倒装芯片封装中, 芯片通过3到5个密耳 (mil)厚的焊料凸点连接到芯片载体上，底部填 充材料用来保护焊料凸点.
什么是倒装芯片？
倒装芯片组装就是通过芯片上的凸点直接将元器件朝 下互连到基板、载体或者电路板上。而导线键合是将芯片的 面朝上。
倒装芯片工艺：通过焊料焊接 －02
回流焊接： 芯片凸点放置于沉积了焊膏或者焊剂的焊盘上，整个 基板浸入再流焊炉。
清洗 ：焊剂残留。 测试：由于固化后不能维修，所以在填充前要进行测试。 底部填充：
通过挤压将低粘度的环氧类物质填充到芯片底部，然 后加热固化。
步 骤 示 意 图
底部填充示意图
倒装芯片工艺－通过热压焊接
I/O 数比较
信号效果比较
缺点－01
➢ 裸芯片很难测试 ➢ 凸点芯片适应性有限 ➢ 随着间距地减小和引脚数的增多导致PCB技术 面临挑战 ➢ 必须使用X射线检测设备检测不可见的焊点 ➢ 和SMT工艺相容性较差
缺点－02
➢ 操作夹持裸晶片比较困难 ➢ 要求很高的组装精度 ➢ 目前使用底部填充要求一定的固化时间 ➢ 有些基板可靠性较低 ➢ 维修很困难或者不可能
技术。95Pb5Sn凸点包围着电镀NiAu的铜球。后来制作PbSn凸 点，使用可控塌焊连接（Controlled collapse Component Connection, C4），无铜球包围。
2. Philoc－ford等公司制作出Ag－Sn凸点 3. Fairchield——Al凸点 4. Amelco——Au凸点 5. 目前全世界的倒装芯片消耗量超过年60万片，且以约50％的速
ห้องสมุดไป่ตู้ 基板金属化
基板上的焊盘必须进行适当地金属化，例如镀 金，以便于实现连接。另外，基板应该非常平整。
凸点
热压倒装芯片连接最合适的凸点材料是金，凸点可以通 过传统的电解镀金方法生成，或者采用钉头凸点方法，后者 就是引线键合技术中常用的凸点形成工艺。由于可以采用现 成的引线键合设备，因此无需配备昂贵的凸点加工设备，金 引线中应该加入1% 的Pd ，这样便于卡断凸点上部的引线。 凸点形成过程中，晶圆或者基板应该预热到150～ 200° C。
倒装芯片元件是主要用于半导体设备；而有些元件， 如无源滤波器，探测天线，存储器装备也开始使用倒装芯片 技术，由于芯片直接通过凸点直接连接基板和载体上，因此， 更确切的说，倒装芯片也叫DCA （ Direct Chip Attach ）。
三种晶片级互连方法
倒装芯片历史
1. IBM1960年研制开发出在芯片上制作凸点的倒装芯片焊接工艺
钉头金凸点
SBB（Stud Bond Bump）
Gold wire
钉头金凸点制作
Gold ball Ball bonding
Wire breaking
Gold stud bump Coining (level)
Gold stud
钉头金凸点制作
Coining (level)
模压 脱模
Variation
在热压连接工艺中，芯片的凸点是通过加热、加压的 方法连接到基板的焊盘上。该工艺要求芯片或者基板上的凸 点为金凸点，同时还要有一个可与凸点连接的表面，如金或 铝。对于金凸点，一般连接温度在300 ° C 左右，这样才能 是材料充分软化，同时促进连接过程中的扩散作用。
热压与热声倒装芯片示意图
热压和热声倒装芯片连接原理示意图
优点－02
➢ 性能增加: 短的互连减小了电感、电阻以及电容，保证了信 号延迟减少、较好的高频率、以及从晶片背面较好的热通道。 ➢ 提高了可靠性: 大芯片的环氧填充确保了高可靠性。 倒装芯 片可减少三分之二的互连引脚数。 ➢ 提高了散热热能力：倒装芯片没有塑封，芯片背面可进行有 效的冷却。 ➢ 低成本：批量的凸点降低了成本。
倒装芯片工艺概述
主要工艺步骤： 第一步： 凸点底部金属化 (UBM) 第二步：芯片凸点 第三步：将已经凸点的晶片组装到基板／板卡上 第四步：使用非导电材料填充芯片底部孔隙
第一步：凸点下金属化
（UBM，under bump metallization）
第二步: 回流形成凸点
第三步：倒装芯片组装
度增长,3％的圆片用于倒装芯片凸点。几年后可望超过20％。
为什么使用倒装芯片?
倒装芯片技术的兴起是由于与其他的技术相比 ，在尺寸、外观、柔性、可靠性、以及成本等方面有 很大的优势。今天倒装芯片广泛用于电子表，手机， 便携机 ，磁盘、耳机，LCD以及大型机等各种电子 产品上。
优点－01
➢ 小尺寸: 小的IC引脚图形 (只有扁平封装的5％）减小了高 度和重量。 ➢ 功能增强: 使用倒装芯片能增加I/O 的数量。I/O 不像导线 键合中出于四周而收到数量的限制。面阵列使得在更小的空 间里进行更多信号、功率以及电源等地互连。一般的倒装芯 片焊盘可达400个。