倒装芯片的装配工艺流程介绍
相对于其它的 IC 器件,如 BGA 、 CSP 等,倒装芯片 装配工艺有其特殊性,该工艺引入了助焊剂工艺和底部填充工艺。因为助焊剂残留物(对可靠性的影响)及桥连的 危险,将倒装芯片贴装于锡膏上不是一种可采用的装配方法。业内推出了无需清洁的助焊剂,芯片浸蘸助焊剂工艺成为广泛使用的助焊技术。目前主要的替代方法是使用免洗助焊剂,将器件浸蘸在助焊剂薄膜里让器件焊球蘸取一 定量的助焊剂,再将器件贴装在基板上,然后回流焊接;或者将助焊剂预先施加在基板上,再贴装器件与回流焊 接。助焊剂在回流之前起到固定器件的作用,回流过程中起到润湿焊接表面增强可焊性的作用。
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。