倒装芯片技术PPT
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倒装的工艺和分类.ppt
组件具有优异的热性能和电性能 支持极大的I/O数量 不存在I/O焊盘尺寸的限制 大批量可靠地装配 最小的元器件尺寸和质量
最短的、最简单的信号通路
倒装技术分类
②直接芯片连接（DCA）
超微细节2~0.254mm； 焊球直径0.1~0.127mm； PCB材料基板；
组件具有优异的热性能和电性能 支持极大的I/O数量 不存在I/O焊盘尺寸的限制 大批量可靠地装配 最小的元器件尺寸和质量
最短的、最简单的信号通路
倒装技术分类
③黏着剂连接
FCAA具有多种形式。 黏着剂代替焊料进行连接。
黏着剂可以贴装多种材料。
知识小结
1、FC简介： FC概念、FC特点、FC组装； 2、FC的工艺： 封装外壳；互连阵列；翻转安装； 3、FC的分类： ①控制塌陷芯片连接；②直接芯片连接；③黏着剂连接。
与传统的表面贴装元器件不同！
没有封装外壳； 互连阵列代替焊盘； 管芯翻转安装； 互连缩短； 减少延迟时间。
倒装技术分类
倒装芯片技术，Flip Chip，FC。
根据倒装芯片的连接形式，可以分为三类：
倒装技术分类
①控制塌陷芯片连接（C4）
超精细间距的BGA； 焊球成分97Pb/3Sn； 节距0.2~0.254mm； 焊球直径0.1~0.127mm； 陶瓷基片。
先进封装技术
倒装的工艺和分类
学习目标
教学 目标
倒装技术简介 倒装技术工艺 倒装技术分类
倒装技术简介
倒装芯片技术，Flip Chip，FC。
倒装技术简介
优点
较小尺寸 增强功能和性能 提高可靠性 提高散热能力 降低成本
缺点
裸芯难测试 焊点检测难 组装精度要求高 工艺兼容性差 PCB适应性面临挑战
倒装技术工艺
装配与封装.ppt
热压键合
超声键合
超声键合以超声能和压力作为构成引线和压点的 方式为基础，它能在不同和相同的金属间形成键 合。通过在毛细管劈刀底部的孔输送引线并定位 在芯片压点上方，细管针尖施加压力并快速机械 振动摩擦，以形成冶金键合，一旦键合形成，工 具移动到引线框架内端电极压点，形成键合，并 将引线扯断。
超声波键合顺序
引线键合拉力测试
传统封装
封装就是为了保护芯片免受 环境中潮气和玷污的影响及 传运时的损坏。
在半导体产业的早期金属壳 封装是普遍的，芯片被粘贴 在基座的中心，并用引线键 合到管脚上，在管脚的周围 形成玻璃密封，一个金属盖 被焊到基座上以形成密封。
封装
最广泛使用的封装技术是：塑料封装 陶瓷封装
引线键合是将芯片表面的铝压点和引线框架或基座 上的电极内端进行电连接最常用的办法。将细线从 芯片的压点键合到引线框架上电极内端压点，每秒 能压多个压点。键合线或是金或是铝线，因为它在 芯片压点和引线框架内端压点都形成良好的键合， 引线直径通常是25到75微米之间。
从芯片压点到引线框架的引线键合
根据在引线端点工艺中使用的能量类型，引线键合 分为以下三种：
热超声球键合
热超声键合是一种结合超声振动、热和压力形成 键合的技术，被称为球键合。热超声键合也有一 个毛细管劈刀，由碳化钨或陶瓷材料制成，它通 过中心的孔竖直输送Au丝。伸出的细丝用小火焰 或电容放电火花加热，引起线熔化并在针尖形成 一个球，超声能和压力将金丝键合在芯片压点上， 球键合完成后，键合机移动到基座内端电极压点 并形成热压的楔压键合，然后将引线拉断。
共晶焊粘贴
共晶：使熔点降至最低的熔态混合
使用共晶焊粘贴片在减薄后的硅片背面淀积一层金，然后 用合金方式粘接到基座上，基座通常或是引线框架或是陶 瓷基座。典型地，基座有一个金或银的金属化表面，当加 热到420°约6分钟，它略高于Au-Si共晶温度，这种方法 在芯片和引线框架之间形成共晶合金互连，共晶贴片提供 了良好的热通路和机械强度。
LED芯片倒装封装
LED芯片倒装封装传统正装的LED蓝宝石衬底的蓝光芯片电极在芯片出光面上的位置如图1所示。
由于p型GaN掺杂困难，当前普遍采用p型GaN上制备金属透明电极的方法，从而使电流扩散，以达到均匀发光的目的。
但是金属透明电极要吸收30%~40%的光，因此电流扩散层的厚度应减少到几百nm。
厚度减薄反过来又限制了电流扩散层在p型GaN层表面实现均匀和可靠的电流扩散。
因此，这种p型接触结构制约了LED芯片的工作电流。
同时，这种结构的pn结热量通过蓝宝石衬底导出，由于蓝宝石的导热系统为35W/(m·K)（比金属层要差），因此导热路径比较长。
这种LED芯片的热阻较大，而且这种结构的电极和引线也会挡住部分光线出光。
图1 传统蓝宝石衬底的GaN芯片结构示意图倒装封装总之，传统正装的LED芯片对整个器件的出光效率和热性能而言不是最优的。
为了克服正装的不足，美国Lumileds Lighting 公司发明了Flipchip （倒装芯片）技术，如图2 所示。
图2 倒装芯片示意图这种封装法首先制备具有适合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同时制备相应尺寸的硅底板，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层（超声波金丝球焊点）。
然后，利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊在一起。
目前，市场上大多数产品是生产芯片的厂家已经倒装焊接好的，并装上防静电保护二极管。
封装厂家将硅底板与热沉用导热胶粘在一起，两个电极分别用一根φ3mil金丝或两根φ1mil金丝。
综上所述，在做好倒装芯片的基础上，在封装时应考虑三个问题：·由于LED是W级芯片，那么应该采用直径多大的金丝才合适？·二是怎样把倒装好的芯片固定在热沉上，是用导热胶还是用共晶焊接？·三是考虑在热沉上制作一个聚光杯，把芯片发出的光能聚集成光束。
根据热沉底板不同，目前市场上常见有两种热沉底板的倒装法：一是上述介绍的利用共晶焊接设备，将大尺寸W级LED芯片与硅底板焊接在一起，这称为硅底板倒装法。
第四讲微系统封装技术-倒装焊技术ppt课件
凸点的制作
UBM 凸点形成
Pb/Sn bump Si Chip
Solder Wetting Layer Adhesion / Barrier Layer Al pad
Passivation Layer
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第一步：凸点底部金属化 （UBM）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
该技术是在铝的表面沉积一层锌，以防止铝发生氧化，该技术的反应原理如下：
经营者提供商品或者服务有欺诈行为来自的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
锌酸盐处理步骤
• 清洗：清理铝表面的轻度污染，通常采用碱性清洗剂。
优点： 1.互连线很短，互连产生的电容、电阻电感比引线键合和载带自动焊小得多。从而 更适合于高频高速的电子产品。 2.所占基板面积小，安装密度高。可面阵布局，更适合于多I/O数的芯片使用。 3.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。 4.简化安装互连工艺，快速、省时，适合于工业化生产。 缺点： 1.芯片上要制作凸点，增加了工艺难度和成本。 2.焊点检查困难。 3.使用底部填充要求一定的固化时间。 4.倒装焊同各材料间的匹配所产生的应力问题需要解决。
UBM 凸点形成
Pb/Sn bump Si Chip
Solder Wetting Layer Adhesion / Barrier Layer Al pad
Passivation Layer
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第一步：凸点底部金属化 （UBM）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
该技术是在铝的表面沉积一层锌，以防止铝发生氧化，该技术的反应原理如下：
经营者提供商品或者服务有欺诈行为来自的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
锌酸盐处理步骤
• 清洗：清理铝表面的轻度污染，通常采用碱性清洗剂。
优点： 1.互连线很短，互连产生的电容、电阻电感比引线键合和载带自动焊小得多。从而 更适合于高频高速的电子产品。 2.所占基板面积小，安装密度高。可面阵布局，更适合于多I/O数的芯片使用。 3.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。 4.简化安装互连工艺，快速、省时，适合于工业化生产。 缺点： 1.芯片上要制作凸点，增加了工艺难度和成本。 2.焊点检查困难。 3.使用底部填充要求一定的固化时间。 4.倒装焊同各材料间的匹配所产生的应力问题需要解决。
LED倒装制程介绍ppt课件
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2 倒装焊固晶工艺
共晶焊的影响因素
固晶温度
选择Tg较固晶温度高10℃以上
E.g. Au-Sn(280 ℃ ),塑胶Tg>330 ℃
回流焊最高加热温度315 ℃ -320 ℃
E.g. Ag-Sn/Sn(232 ℃ ),塑胶Tg>290 ℃
回流焊最高加热温度270℃
23
2 倒装焊固晶工艺 共晶焊的影响因素
15
加热夹头
2 倒装焊固晶工艺
用吸头从晶圆上拾取晶片并放置在平台上 用加热的夹头从平台上拾取晶片 将晶片放置在预热的焊盘上 焊好的晶片置于在较低的温度下减小偏移
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2 倒装焊固晶工艺
加热夹头可以显著减少孔洞 焊剂共晶在芯片中间有大的孔洞 加热夹头孔洞变得细小均匀
直接共晶 （加热焊盘）
LED倒装芯片与 倒装焊工艺
主讲人：
1
Contents
1
倒装结构LED芯片
2
倒装固晶工艺
3 Au-Sn共晶的制备方法
2
1 倒装结构LED芯片
• 正装/倒装芯片结构对比
器件功率 出光效率 热性能
3
1 倒装结构LED芯片
• 高可靠性 -机械强度
-散热性能
电性连接点 接触，瞬间 大电流冲击 易烧断
`
7
1 倒装结构LED芯片 Thin Film Flip Chip
8
1 倒装结构LED芯片
倒装芯片的制备方法
以蓝宝石基底制 作GaN外延片
ICP蚀刻/ RIE蚀刻
制作 透明导电层
制作 P-N电极
衬底上制备 反射散热层
芯片/衬底的划 片分割
Die bond 倒装焊接
倒装芯片资料
应用领域不断拓展
技术创新驱动发展
• 随着电子产品对高性能、高集成度
• 倒装芯片技术在物联网、人工智能、
• 倒装芯片技术将不断创新，提高性
的要求不断提高，倒装芯片市场需求
大数据等领域具有广泛的应用前景
能，降低成本，推动电子产业发展
持续增长
02
倒装芯片的工艺流程
芯片设计与制程
芯片设计
芯片制程
• 采用EDA工具进行芯片电路设计和布局优化
高频特性
• 降低信号传输损耗，提
优良的热性能
高信号完整性
• 提高通信速率和效率
• 降低热阻，提高散热效
果
• 提高芯片稳定性和寿命
倒装芯片的生产成本分析
成本优势
• 减少芯片和基板间的连接部件，降低生产成本
• 提高生产效率，降低生产成本
投资成本
• 倒装芯片技术对生产设备要求较高，初期投资成本较高
• 技术研发和生产过程中需要投入大量人力和物力
基站设备
• 倒装芯片技术提高基站设备的集成度和性能
• 降低设备成本和体积，提高设备部署效率
传输设备
• 倒装芯片技术提高传输设备的信号传输速率和稳定性
• 降低设备功耗，提高设备寿命
倒装芯片在汽车电子领域的应用
发动机控制单元
传感器系统
• 倒装芯片技术提高发动机控制单元的集成度和性能
• 倒装芯片技术提高传感器系统的灵敏度和稳定性
• 采用光刻、刻蚀等工艺制作芯片电路
• 设计焊盘和连接孔，实现芯片与基板的连接
• 制备氧化铝等绝缘层，保护芯片电路
芯片倒装与焊接技术
芯片倒装
• 将芯片活性面朝下，与基板进行精确对位
倒装芯片
倒装芯片
CHIP
Market
Period III
F L I P
行业情况
●璨圆2013年也积极推广其芯片级封装产 品，同样以flip chip为基础，在制程中省略导线 架与打线等步骤。 ●隆达将其芯片级封装CSP(Chip Scale Package)产品在上游晶粒也采用覆晶技术，也 同样省略导线架，幵简化封装流程。 ●Philips Lumileds推出的CSP产品 LUXEON Q就采用flip chip技术，不需在后段制 程中移除蓝宝石基板。 ●CREE的XQ-E LED产品也同样采CSP技 术，将芯片面积大幅缩小，其微型化设计可以 提升光调色品质与光学控制，扩大照明应用范 围。 综合各企业产品，共同的特点是采用倒装芯 片，使体积更小，光学、热学性能更好，同时 因省略了导线架与打线的步骤，使其后道工序 更加便捷。
部分企业的芯片级封装产品： ●晶电的芯片级封装产品称为ELC(Embedded LED Chip)，制程中完成芯片生产后，仅 需要涂布荧光粉与采用封装胶，省略导线架与打线的步骤，可以直接贴片(SMT)使用，ELC 产品在没有导线架的情况下，发光角度较大，未来可能省略二次光学透镜的使用。 ●台积固态照明则的芯片级封装产品名为PoD(Phosphor on die)，直接将flip chip(覆晶)芯 片打在散热基板上，省略导线架与打线等步骤，同样主打小体积，拥有更高的光通量和更大 的发光角度，幵且可以更容易混色与调控色温特性，适用于非指向性光源应用。
随着上游芯片产能不断扩产，封装行业已经步入微利时代，许多企 业为了抢夺客户大打价格牌，激烈的价格竞争和无序的业内生态链促使行 业开始需求新的封装工艺。而具有提升发光效率以及提高散热能力等优势 的倒装LED芯片技术的革新与应用正是当今封装企业专注研发的重点。
倒装芯片技术-PPT
➢ 和焊区金属要有很好的欧姆接触：所以在沉积UBM之前要 通过溅射或者化学刻蚀的方法去除焊区表面的Al氧化物。
对 UBM的要求－02
➢ 要有焊料扩散阻挡层：必须在焊料与焊盘焊区金属之 间提供一个扩散阻挡层
➢ 要有一个可以润湿焊料的表面：最后一层要直接与凸 点接触，必须润湿凸点焊料。
对 UBM的要求－03
可靠性
与一般的焊点连接一样，热压倒装芯片连接的可靠性也要 受到基板与芯片的热膨胀系数(CTE)失配的影响，此外焊点的高度 、焊点之间的最大间距亦会对可靠性造成影响。连接区的裂纹多 是在从连接温度冷却下来的过程中产生的。
由于金的熔点温度高，因此它对疲劳损伤的敏感程度远小于 焊料。因此，如果在热循环中应力没有超过凸点与焊盘之间的连 接强度，那么可靠性不会存在太大问题。
芯片与基底之间的底部填充材料使连接抵抗热疲劳的 性能显著提高，如果没有底部填充，则热疲劳将是倒装芯 片主要的可靠性问题。
生产问题
倒装芯片的连接头应该能够产生300°C 的连接温 度， 要有较高的平行对准精度，为了防止半导体材料 发生损伤，施加压力时应该保持一定的梯度。在热压倒 装芯片连接中，凸点发生变形是不可避免的，这也是形 成良好连接所必需的。另外，连接压力和温度应该尽可 能低，以免芯片和基板损坏。
点是：
• 简单，无需使用焊剂 • 工艺温度低
• 可以实现细间距连接
若干问题
对于直径为80mm的凸点， 热压压力可以达到1N。由 于压力较大，温度也较高，这种工艺仅适用于刚性基底， 如氧化铝或硅。另外，基板必须保证较高的平整度，热压 头也要有较高的平行对准精度。为了避免半导体材料受到 不必要的损害，施加压力时应该有一定的梯度。
由此模型可知：
要提高可靠性必须要求：
对 UBM的要求－02
➢ 要有焊料扩散阻挡层：必须在焊料与焊盘焊区金属之 间提供一个扩散阻挡层
➢ 要有一个可以润湿焊料的表面：最后一层要直接与凸 点接触，必须润湿凸点焊料。
对 UBM的要求－03
可靠性
与一般的焊点连接一样，热压倒装芯片连接的可靠性也要 受到基板与芯片的热膨胀系数(CTE)失配的影响，此外焊点的高度 、焊点之间的最大间距亦会对可靠性造成影响。连接区的裂纹多 是在从连接温度冷却下来的过程中产生的。
由于金的熔点温度高，因此它对疲劳损伤的敏感程度远小于 焊料。因此，如果在热循环中应力没有超过凸点与焊盘之间的连 接强度，那么可靠性不会存在太大问题。
芯片与基底之间的底部填充材料使连接抵抗热疲劳的 性能显著提高，如果没有底部填充，则热疲劳将是倒装芯 片主要的可靠性问题。
生产问题
倒装芯片的连接头应该能够产生300°C 的连接温 度， 要有较高的平行对准精度，为了防止半导体材料 发生损伤，施加压力时应该保持一定的梯度。在热压倒 装芯片连接中，凸点发生变形是不可避免的，这也是形 成良好连接所必需的。另外，连接压力和温度应该尽可 能低，以免芯片和基板损坏。
点是：
• 简单，无需使用焊剂 • 工艺温度低
• 可以实现细间距连接
若干问题
对于直径为80mm的凸点， 热压压力可以达到1N。由 于压力较大，温度也较高，这种工艺仅适用于刚性基底， 如氧化铝或硅。另外，基板必须保证较高的平整度，热压 头也要有较高的平行对准精度。为了避免半导体材料受到 不必要的损害，施加压力时应该有一定的梯度。
由此模型可知：
要提高可靠性必须要求：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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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。
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2020/8/16
华中科技大学材料学院连接与电子封装中心
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。
➢ 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
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2020/8/16
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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
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
速度增长，3％的圆片用于倒装芯片凸点。几年后可望超过
20％。
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华中科技大学材料学院连接与电子封装中心
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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。
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不同的倒装芯片焊点
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底部填充与否
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。
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电子制造技术基础
吴丰顺 博士/教授 武汉光电国家实验室
光电材料与微纳制造部
华中科技大学材料学院
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倒装芯片(Flip Chip)技术
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第一部分
倒装芯片简介
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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.
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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。
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倒装芯片工艺：通过焊料焊接 －02
（UBM，under bump metallization）
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第二步: 回流形成凸点
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第三步：倒装芯片组装
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第四步：底部填充与固化
效的冷却。
➢ 低成本：批量的凸点降低了成本。
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华中科技大学材Biblioteka 学院连接与电子封装中心I/O 数比较
倒装芯片与扁平封装的引脚数比较
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信号效果比较
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缺点－01
➢ 裸芯片很难测试
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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 ） 。
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三种晶片级互连方法
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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
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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
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第一步：凸点下金属化
➢ 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
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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。
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
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Coffin-Manson 低周疲劳模型
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由此模型可知：
要提高可靠性必须要求：
➢ 更高的焊点高度
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。
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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。
➢ 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
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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
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
速度增长，3％的圆片用于倒装芯片凸点。几年后可望超过
20％。
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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。
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不同的倒装芯片焊点
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底部填充与否
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。
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电子制造技术基础
吴丰顺 博士/教授 武汉光电国家实验室
光电材料与微纳制造部
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倒装芯片(Flip Chip)技术
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第一部分
倒装芯片简介
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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.
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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。
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倒装芯片工艺：通过焊料焊接 －02
（UBM，under bump metallization）
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第二步: 回流形成凸点
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第三步：倒装芯片组装
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第四步：底部填充与固化
效的冷却。
➢ 低成本：批量的凸点降低了成本。
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华中科技大学材Biblioteka 学院连接与电子封装中心I/O 数比较
倒装芯片与扁平封装的引脚数比较
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信号效果比较
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缺点－01
➢ 裸芯片很难测试
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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 ） 。
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三种晶片级互连方法
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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
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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
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第一步：凸点下金属化
➢ 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
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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。
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
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Coffin-Manson 低周疲劳模型
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由此模型可知：
要提高可靠性必须要求：
➢ 更高的焊点高度