焊料凸点式倒装片与引线键合成本比较分析

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引线键合技术发展及失效分析-企业版-2012-5

引线键合技术发展及失效分析-企业版-2012-5

引线键合技术发展及键合实效机理分析(孙伟沈阳中光电子有限公司辽宁沈阳)备注:键合资料整理与技术应用参考制定时间2012 年5月12日摘要:引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式而在连接方式中占主导地位。

对引线键合工艺、材料、设备和超声引线键合机理的研究进展进行了论述与分析,列出了主要的键合工艺参数和优化方法,球键合和楔键合是引线键合的两种基本形式,热压超声波键合工艺因其加热温度低,键合强度高、有利于器件可靠性等优势而取代热压键合和超声波键合成为键合方法的主流,提出了该技术的发展趋势,劈刀设计、键合材料和键合设备的有效集成是获得引线键合完整解决方案的关键。

关键词:引线键合;球键合;楔键合;超声波键合;集成电路Progress on Technology of Wire BondingAbstract:Wire Bonding holds the leading position of connection ways because of its simple technique,low cost and variety for different packing forms. Discuss and analyz the research progress of wire bonding process,materials,devices and mechanism of ultrasonic wire bonding.The main process parameters and optimization methods were listed. Ball bonding and Wedge bonding are the two fundamental forms of wire bonding.Ultrasonic/thermosinic bonding became the main trend instead of ultrasonic bonding and themosonic bonding because of its low mentioned. The integration of capillaries design, bonding materials and bonding devices is the key of integrated solution of wire bonding.Key words: Wire bonding;Ball bonding;Wedge bonding;Ultrasonic wire bonding;IC随着集成电路的发展,先进封装技术不断发展变化以适应各种半导体新工艺和新材料的要求和挑战。

晶圆级芯片规模封装——微型表面贴装元器件

晶圆级芯片规模封装——微型表面贴装元器件

晶圆级芯片规模封装——微型表面贴装元器件1 引言芯片规模封装(CSP)已改变了集成电路的设计和制造技术,较早的CSP类型与传统封装形式相同,也就是说,将晶圆片上芯片分离后,应用后端工艺进行封装,此传统工艺方法虽然使用后端设施运作良好,但是不能转变为最节省成本的封装方案。

近来已出现较新的趋势,就是驱使封装向芯片尺寸方向的微缩,封装在切片之前直接在晶圆片上进行。

微型表面贴装元器件(microSMD)是晶圆级芯片规模/尺寸封装(CSP),通常把CSP确定为封装的外部尺寸小于或等于内部芯片尺寸的120%以内,微型SMD主要优点在于,该封装是采用晶圆形式装配的,适合于标准表面贴装的加工工艺,最适合于下一代更快、更小,更轻和更节省成本的产品,主要优点为:(1)采用倒装片凸点形成技术--比引线键合的互连技术更快;(2)无需下填充物材料--客户组装循环时间与成本更低;(3)每个I/O最小的脚印--显著的印刷电路板(PCB)成本节省;(4)能够实现的标准表面贴装技术--无需新设备,用户成本更低;(5)节省成本的晶圆级制造技术--卖方循环时间与成本更低;(6)0.5mm节距下互连设计--适合于别的CSP标准,虽然较严格的节距是可行的,但是这样的设计会转变为更昂贵的细节距板技术,并形成对专用细节距组装和检查设备的需求。

2 封装结构微型SMD 8 I/O封装如图1所示,此结构形式提供了商业方面用于8 I/O封装的最小脚印,形成了优于等体积8-线MSOP(微小型封装,目前最小的传统表面贴装8I/O封装)6倍的不动产成本节省费用。

MSOP与微型SMD封装的比较(见图2)与其他封装的I/O密度比较(见图3)。

在质量方面,微型SMD为4mg,大约是8I/O MSOP(27mg)质量的1/7,8 I/O 微型SMD为1.45mm×1.45mm,厚度近似于0.9mm,硅片背部采用防护密封剂保护层,此涂层起着双重作用,即:在划片阶段防止硅碎片及较清晰的激光打印特征。

倒装焊凸点材料及焊盘金属化

倒装焊凸点材料及焊盘金属化

s b t a e f o p i tme a ia in u s r t o t r t B z t . n o Ke wo d fi h p b n i g, u p S b t a e,o t rn , t l z t n y r s l c i o d n b m , H s r t f o p i t me a [ a i p i o
凸 点
方式 为超声热 压焊 在芯 片上 生长金 凸点 , ② 基板焊
郭 志扬 . .7岁 . 程 师 . 男 3 工 主要 从 事袅 戍 电路 封 装拄 术 研 究 收 稿 日期 :0 1 0 一 I 20 — 6 B


详细 讨论 了各种材料 形成 的凸点和 基板焊盘金 属化方 法的长 处卸 不足。 埘装 焊 凸 点 基板 焊盘 金属化
关键 词
M at ras an t lz i n i er i s f i i e i l d Me a l at i on CO sd at On orFl Chp p
Gu o Zhia y ng, ta e l
( rh a t iF e e to ist t iu e S e y n 1 0 2 No t e s M c o lcr u c  ̄ tt l  ̄ h n a g 1 0 3 ) s
Absr c Thi a r d s u s d t e a a t g s a d dia a t g sofv roa m p t p sa d ta t s p pe ic s e h dv n a e n s dv n a e a i sbu y e n
() 1 溅射 粘附层金属 : 过一个挡板 向已加工 好 通 的 、 有 钝 化 层 的 硅 圆 片 上 1 钛 / 或 铬 / 等 金 带 贱射 镍 铜 属 这 层金 属薄膜的厚度 为 0 1 . m~O 2 i. . g 其作 用 n 为增加各 层金 属之 问的 粘附强 度 , 同时 提 供一个 町 以电镀的表面 。 () 2 溅射 电镀互 连 层 : 取下 挡板 , 选择 地溅 射 无

金凸点超声热压倒装焊工艺参数优化研究

金凸点超声热压倒装焊工艺参数优化研究

金凸点超声热压倒装焊工艺参数优化研究以金凸点超声热压倒装焊工艺参数优化研究为题,本文旨在探讨金凸点超声热压倒装焊工艺参数的优化方法,以提高焊接质量和效率。

一、引言金凸点超声热压倒装焊是一种常用的微电子封装技术,广泛应用于集成电路、传感器等微型器件的制造过程中。

工艺参数的优化对焊接质量至关重要,因此,研究金凸点超声热压倒装焊工艺参数的优化成为焊接技术领域的热点问题。

二、金凸点超声热压倒装焊工艺参数的优化方法1. 温度控制金凸点超声热压倒装焊的温度控制是影响焊接质量的关键因素之一。

通过调整超声波功率和压力,可以控制焊接过程中的温度分布。

根据焊接材料和封装器件的要求,合理地控制温度,以避免焊接温度过高或过低,从而提高焊接质量。

2. 压力控制金凸点超声热压倒装焊的压力控制也是影响焊接质量的重要因素。

适当的压力可以保证焊点的强度和可靠性。

通过调整超声波功率和压力,可以实现焊接过程中的良好压力控制,避免焊接过程中的应力集中和焊点的脱落。

3. 超声波功率控制超声波功率的控制对金凸点超声热压倒装焊的焊接质量有着重要影响。

合理地控制超声波功率可以实现焊接过程中的材料熔化和焊接点的形成,从而提高焊接强度和可靠性。

通过实验和优化方法,可以确定最佳的超声波功率控制参数。

4. 金凸点设计金凸点的设计对金凸点超声热压倒装焊的焊接质量有着重要影响。

合理地设计金凸点的形状和尺寸可以实现焊接过程中的良好热传导和焊接点的形成,从而提高焊接质量。

通过优化设计,可以得到最佳的金凸点形状和尺寸参数。

5. 焊接时间控制焊接时间的控制也是金凸点超声热压倒装焊的关键因素之一。

合理地控制焊接时间可以实现焊接过程中的材料熔化和焊接点的形成,从而提高焊接强度和可靠性。

通过实验和优化方法,可以确定最佳的焊接时间控制参数。

三、结论金凸点超声热压倒装焊工艺参数的优化对焊接质量和效率的提高具有重要意义。

通过合理地控制温度、压力、超声波功率、金凸点设计和焊接时间等工艺参数,可以实现焊接过程中的优化控制,提高焊接质量和效率。

倒装芯片的改进即将来临

倒装芯片的改进即将来临

中使 用的硅正在变得 更加紧密 ( 更高的I 密度 )。飞升的 / O
金价 使采 用引线键 合的盈 亏点 向更低 引脚 数 的方 向偏移 。
另一个挑 战是如何制作低成本的倒装 芯片用基板 。向倒
装芯 片转换有很多原因 ,但也需要使 其设计合理化 。 目前使
移动 和手持应 用产 品通常具有 2 0 7 0 引脚 。而 采用倒 用倒装芯片基板的成本大概是引线键 合基板 的两倍 。为 了制 0 ̄ 0个 装芯 片的盈亏点在 约1 0 个I 00 / O,也就 是大部分计算 机和 电 作低成本基板 ,工业界正在寻找有效布线和设计基板上互连 你不能在基板的顶层布任何信号线 ,这样就需 子 游戏机 的引脚范 围 。但 现在倒 装芯 片和 引线 键合 的盈亏 的新方法 。 “ 点降到了5 0 / 0  ̄I 0。从 电路板性能和成本方面来看 ,我认为 要多层基板 ,”P n s说。 “ e de 因此我们正在尝试在基板 的顶 2 0 1 0 脚 的应 用将 会 出现 极大 的转 换——从 移动 产品到 层制 作更精细 的I 互连 这样可 以获得充足 的布线空间 ,同 0  ̄70 ] / O  ̄4 ] 手机 、数 码相机 和其他 手持 电子产 品开始 。工 业 界应付金 时在设计规则范 围内保持基板的层数为2 1 。这样基板就会 价 高涨的 方法是 采用铜 引线或 直径 更细 的 引线 键合 。或者 接近 引线键合基板 。这将是未来两年 的主要挑战。”
直接 采用倒装芯片来取代引线键 合。”
当然 ,如何 使倒 装芯 片与3 D集成 相结 合? “ 一 我们 已
FiC i nen t n l( h ei 也 注意到了从 引线键 经开发 了采 用倒 装芯 片和 引线键合 叠层集 成的方 法 ,我 们 l hp Itrai a P o nx) p o 合 向倒装 芯片的 转换 。 “ 当然 看到 了向倒装芯 片 的持续转 称之 为混合倒装芯 片封装 ,”P n sf e de  ̄释说 。 “ 由于你不能

《电子与封装》2007年第7卷1~12期目次索引

《电子与封装》2007年第7卷1~12期目次索引
十一 (1 )
种 新型低 峰值 功耗 fB S 设计 研究  ̄ IT
刘 建军 ,刘
伟 ,康跃 明 杨建 生
焊料 凸点式倒 装 片与引线 键合成 本 比较分析
利用6『 ( 手段降低PP I制程的不 良率
面 向电子装 联 的P B C 可制 造性设 计
牟 淑 贤 ,石启 军
鲜 飞
气密 性陶 瓷封装 PN ID失效 分析 及解 决方案
晶 圆针测技 术 的异常 问题 分析 与研究

苏 佳佳 ,文建 同
八 ( 5) 八 ( 9) 八 ( 1) 1
侯一雪 ,乔 海灵 ,廖智利
黄 卫东 ,罗 乐
陈菊 华 罗士凯 ,汪 辉
八 ( 7) 1
九 ( ) 1 九 ( ) 4 十 ( ) 1 十 ( ) 8 十 ( 3) 1
二 (1 ) 6
S— —u nAgC 无铅 焊料 的可靠性 研究
F f 递成 封装 的可 行性 分析 C/ ?

一 二

四 五 六 七 八 ,荆 洪 阳 ,徐连 勇 ,等 韩永典
( ( ;
( 4) 三 ( 7) ( 1) 1
三 ( 6) 1




电路设计
郭 王
伟 ,葛秋 玲 艳 ,张 晓林
陆瑞毓 ,刘 胜 ,陈 晓清
四 ( 6) 四 ( 0) 1 四 ( 3) 1 四 ( 8) 1 五 ( 4) 五 ( 9) 五 (1 ) 2 五 (1 ) 6 五 (1 ) 9 六 ( 8) 六 (1 3) 六 (1 8)
程 东明 ,杜艳丽 ,马凤英
面板 显爪驱 动 电路 的失 效分 析及对 策

31Fc150倒装焊机结构1对准...

(2)电子束系统 (3)成像系统
JSM-6390 :电子枪为钨灯丝的SEM
53
(1)真空系统
先用RP将电子枪和试样室抽真空(预抽)
54
(2)电子束系统
a)电子枪: 钨灯丝,用于产生电

b)磁透镜: 用于聚焦电子束
作用:将聚焦后的细小的 电子束在样品表面扫描
55
(3)成像系统
主要用于收集电子 束系统产生的各种 信息:二次电子、 背散射电子相应的 接收器。
D
=
d0
tan α c
临界分辨本领 = 电子束入射半角
αo一般为1mrad
故:景深为最小可分辨的1000倍
51
SEM分类
热电子发射SEM(钨灯丝或六硼化镧) 场发射SEM
钨灯丝
六硼化镧单晶
场发射尖端(钨单晶)
52
JSM-6390结构
真空柱 成像系统 样品室
真空泵
电子枪
电子束系统
(1)真空系统
(真空柱+真空泵)
分辨率 μm
较高
性能 精度 线宽 μm μm
较高 较窄
样品要求
切深 μm
样品材料
样品 大小
样品 厚度μm

GaAs、 InP
≤4inch
≤100
钻石刀 划片机
一般
一般 较窄

Sapphir e、GaN
≤3inch
≤100
激光 划片机
砂轮 划片机
高 一般


较深
Sapphir e、GaN
≤3inch
≤100
一般 一般 深
Si、 Glass
≤8inch 一般均可

倒装芯片技术【2024版】


6
2024/11/8
Prof. Wu Fengshun,
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。
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。
效的冷却。
➢ 低成本:批量的凸点降低了成本。
10
2024/11/8
Prof. Wu Fengshun,
I/O 数比较
倒装芯片与扁平封装的引脚数比较
11
2024/11/8
Prof. Wu Fengshun,
信号效果比较
12
2024/11/8
Prof. Wu Fengshun,
缺点-01
➢ 裸芯片很难测试
39
2024/11/8
Prof. Wu Fengshun,
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。
电子制造技术基础

军用倒装焊集成电路的发展和评价标准综述

军用倒装焊集成电路的发展和评价标准综述王一刚;李锟【摘要】文章论述了倒装焊集成电路的技术特点,详述了NASA、美军对倒装焊集成电路开展的相关研究工作以及美军标的最新发展情况;针对倒装焊集成电路的失效模式,提出军用倒装焊集成电路相关评价试验方法标准.%Is discussed in this paper. The technical characteristics of lfip chip integrated circuit, NASA, the U.S. to lfip chip integrated circuit to carry out the related research work and the military standard of the latest development is discussed in detail; for flip chip integrated circuit failure mode, puts forward protection lfip chip integrated circuit related evaluation price standard test method.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P87-89)【关键词】倒装焊;集成电路;标准【作者】王一刚;李锟【作者单位】工业和信息化部电子工业标准化研究院,北京 100007;工业和信息化部电子工业标准化研究院,北京 100007【正文语种】中文1 引言随着集成电路技术的飞速发展,传统引线键合封装技术已经无法满足集成电路多功能、小型化、轻量化、高性能、低功耗、低成本的要求,倒装焊技术的出现满足了这些要求,它已经广泛应用在集成电路封装中。

近年来,我军整机性能不断提升,对军用集成电路的性能、重量、体积等都提出了更高要求,以DSP、CPU、SoC等为代表的新一代高性能集成电路纷纷研制。

BGA封装技术介绍


CCGA技术特点
CCGA承受封装体和PCB基板材料之间热失配应 力的能力较好,因此其可靠性要优于CBGA器件,特 别是大器件尺寸应用领域,此外清洗也较容易。
CCGA焊料柱直径约0.508mm,高度约1.8mm, 间距约1.27mm,由于焊柱高度太大,目前应用的 较少。
TBGA技术
载带球栅阵列(TBGA)又称阵列载带自动键合,是 一种相对较新颖的BGA封装形式,采用的基板类型为PI 多层布线基板,焊料球材料为高熔点焊料合金,焊接时 采用低熔点焊料合金。
塑料封装BGA采用塑料材料和塑封工艺制作,是最常
用的BGA封装形式。
PBGA采用的基板类型为PCB基板材料(BT树脂/玻 璃层压板),裸芯片经过粘结和WB技术连接到基板顶 部及引脚框架后采用注塑成型(环氧模塑混合物)方法 实现整体塑模。
焊球材料为低熔点共晶焊料合金63Sn37Pb,直径约1mm ,间距范围1.27-2.54mm,焊球与封装体底部的连接不需要 另外使用焊料。组装时焊球熔融,与PCB表面焊盘接合在一 起,呈现桶状。
基板。HITCE-high thermal coefficient of expansion
②封装工艺流程
圆片凸点的制备→圆片切割→芯片倒装及回流焊→ 底部填充→导热脂、密封焊料的分配→封盖→装配 焊料球→回流焊→打标→分离→最终检查→测试→ 包装
• 倒装焊接
特点:倒装焊技术克服了引线键合焊盘中心距极限的问题; 在芯片的电源/地线分布设计上提供了更多的便利; 为高频率、大功率器件提供更完善的信号。
真空吸盘
真空吸球
滴助焊剂
放球
N2气中回流
助焊剂滴涂和置球机 氮气再流焊炉 助焊剂清洗、分离、打标机
BGA植球工艺流程
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Ab ta t s r c :Th os fwieb n i g c i sa d s l e u p d fi hpsonb a d no g n cs b tae s ec to r o d n h p n o d rb m e pc i o r soro r a i u sr t si l sae Th fe t ft s c n lg e nc ssaee a ie . eul q ainsa dc a t o eem ii g te ttd. eef cso he et h oo i so o t x m n d Us f u t e r e o n h rsf rd tr nn h
成本 ,并 比较 了采 用这 些技 术的成 本状 况。 关键 词 :成 本分 析 ;倒 装 片 ;焊料 凸 点 ;圆 片凸点技 术 ;引线键 合 中图分类号 :T 0 , N3 5 4 9 文献标识码 :A 文章编号 :1 8 —0 0( 0 7)1—0 1 7 6 117 2 0 00 0 — 0
维普资讯
第7卷 + 1 第 0期
Vo 7+ N o 1
. .





总 第5 4期
20 0 7年 1 O月
1 0
ELECTR0Nl CS & PACKA GⅡ G

封 、 钮 装 、 测 装 与 { 试
焊料 凸点式倒 装片 与 引线键 合成 本 比较 分析
维普资讯
第7 卷第1期 0





就像很多别的新技术一样 ,低成本焊料凸点式倒 装 芯片仍存在一些关键性 问题 。在板上倒装 芯片 和塑 料封装研发中 ,为了 得到所有 的优 点 ,必须注意并理 解下列内容 :没有很好地建立倒装 芯片的基础结构 ; 倒装芯片的专 门技术不是一般适用的 ;圆片 凸点技术
除了以上这些关键性 问题之外 ,经常遇到 的另一
清 洗
【 — 一
图 1 引线键 合技术 与倒装片技术组 装工艺
个 问题是焊料凸点式倒装芯片和引线键合技术问的成本 比较 。 首先不管是倒装芯片还是引线键合技术 , 都是把
I c芯 片连 接到下 一级 的互连 技术工 艺。其 次 ,成 本 对这些互连技 术工艺成 品的影响依 赖于该等级互连 的
Co t a y i t e o de m p d Ff Ch p a d ieBo d n s An l ssBe we n S l rBu e i p i n W r n i g
YA NG in s n Ja —he g
(inh i u t n eh o g o, t. inh i 4 0 0C ia Ta su H ai c n l yC . d Ta su 7 10 ,hn ) a T o L ,
杨 建生
( 天水华 天科技股份 有限公 司 ,甘肃 天水 7 10 4 0 0)
摘 要 :文章讨论 了引线键合 芯片与板上或有机基板上焊料 凸点式倒装 片的成本比较 问题 。核 查了 I c 芯片效率 、金 丝与焊接材料及这 些技术使 用的主要设备对成本的影响。采用有用的公 式和图表 ,确定
表 1 倒装芯片与引线键合工艺 间的比较
l 引言
很 多 年 来 ,封 装 技 术 中一 直 采 用 板 上 或 基 板
上 引线 键合 芯 片技 术 。 今 , 如 世界 上 使用 的 I c芯 片
9 % 以上 采 用引 线键 合 技术 , 为这 是 高速 自动焊 0 因
线机 满足 下一级 封装 技术互 连 的大 多数半 导体 器件 的要求 。 近 年 来 ,对 低 成 本 有 机 基 板 上 焊 料 凸点 式 倒 装 芯片 的研 究 发展 迅猛 增 长 , 是 封装 密 度 、 能 、 这 性 互 连及 引线 键合 技术 的 限制 的直 接结 果 。 过 与普 通 通 引线 键合 技术 的对 比 , 装芯 片 提 供 了更 高 的封 倒
3 主要设备
基板上或塑料球栅 阵列 ( B A) PG 封装基板上采

有机基板上引线键合技术
有机基板上焊料 凸 点式倒装片技术
晶圆片H 屏蔽试验1Ⅱz 隔面芹卜  ̄ {I
粘 片

划 片I
f 划—
—磊
番 环

仍然成本 太高 ;裸芯 片, 圆片不是通常适 用的 ;裸芯
片, 圆片处理技术较难 ;贴片较难 ;熔焊较关贴片 熔焊
装 密 度 ( 多 的 I0 数 )和 性 能 ( 能 更 短 的 引 更 / 可
线、 更低 的电感 和更 好 的 噪声 控制 )更小 的器件 脚 , 及更 低 的封 装 断面 。 倒装 芯 片 和引 线键 合 的优 缺 点
如 表 1所 示 。
收稿 日期 : 0 7 0 —1 2 0 — 5 1
塑 封 f I 充物密封 下填 —一 清 洗 系统测试 f f 印 卜— +I 打 系统测试
打 印
— —
充物问题 ;返修较难 ;焊点可靠性 问题较关键 ;核查
较难 ;倒装芯片装配可试验性未建立好 ;芯片收缩 和 扩张问题 ;确知好的芯片问题 ;在焊料 回流期 问的芯 片裂纹现象。
c s fa d c mpa ig t os ew e n t s e h o o i sa ep o i e o t n o o rn hec tb t e he et c n l g e r r v d d.
Ke r : o t n l ss fi hi s l e u ywo ds c s ay i; pc p; o d rb mps w ae u a l ; frb mpig; r o d n n wieb n i g
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