倒装芯片将成为封装技术的最新手段
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。
发光二极管倒装式封装新技术
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２ ０ １ ３ 年６ 月
光 源 与 照 明
２ ０ １ ３ 年第 ２ 期
发光 二极 管倒 装式封装新技术
胡溢文 苏州多尼光 电科技有限公司 （ 苏州 ２ １ ５ ０ ２ １ ）
摘 要 发光 二极 管 （Ｌ Ｅ Ｄ）正 在 以飞速 的 市场渗 透 率 出现在 你我 的周 围 ；工业 照 明、商 业照 明 、景观 照 明、家 用照 明等领 域都
一
侧 朝下 、透光一侧朝上 ，减少 了因电极 阻挡 而造成
的光线损失 ，提高了芯片的出光效率 。
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由于一般 的倒装技 术的成品率低 、光学性 能差 ，目前
还是 以传统正装 打线封装 （ 简称传统封装 ）为主 。我 们对 Ｌ Ｅ Ｄ倒装式封装新技术作 了大量 的研究 ， 导入先 进工艺 ，自主开发相关设备 ，解决 了合格 率低 、成本 高 、光效差等问题 ， 并 申请了美 国及全球专利 １ ９ 项。 本文将对革新后倒装式封装工艺 的优势作出对 比说 明。
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flip chip工艺技术
flip chip工艺技术Flip chip工艺技术是一种电子封装技术，它将芯片直接倒装在基板上，通过金线、焊球或者导电胶等连接芯片和基板之间的引脚，以实现电信号的传输。
相比传统的片上线缆（wire bonding）技术，flip chip工艺具有许多优势，如更高的可靠性、更小的封装尺寸和更高的电路性能等。
Flip chip工艺技术最早出现在1961年，当时IBM公司发明了一种在芯片表面覆盖一层金球，并将其倒装在基板上的方法。
经过多年的发展，flip chip工艺技术已经成为现代电子封装领域中的一个重要技术。
首先，flip chip工艺技术可以在同一面芯片上实现更多的输入输出（I/O）引脚，从而提高了芯片的连接密度。
对于高性能芯片来说，这项技术尤为重要。
根据需要，芯片制造商可以在芯片上布置成百上千个引脚，实现更高级别的功能和更复杂的电路设计。
其次，flip chip工艺技术可以显著减小芯片封装的尺寸。
由于芯片是倒装在基板上的，消除了传统封装技术中的芯片焊线和封装间隙，使得整个封装尺寸更小。
作为结果，这种封装技术对于紧凑型电子设备的制造非常有吸引力，例如智能手机、平板电脑和可穿戴设备等。
另外，flip chip工艺技术还具有更高的可靠性。
由于芯片和基板之间的连接是直接的，没有中间电线或导线，所以连接更加牢固。
此外，由于距离更短，电信号传输速度更快，噪声也更小，因此电路性能更稳定。
然而，flip chip工艺技术也存在一些挑战。
首先，由于芯片倒装在基板上，制造过程需要更加精确和复杂的操作。
其次，倒装引脚之间的热量分布不均匀可能会导致芯片热量过量和不均匀，从而影响芯片的性能和寿命。
此外，由于芯片和基板的直接接触，其之间必须要有一层合适的介质材料来调整它们之间的电学和热学性能。
这样的介质材料需要具备良好的导热性、电性能和耐久性。
总结来说，flip chip工艺技术是一种先进的电子封装技术，具有更高的可靠性、更小的封装尺寸和更高的电路性能等优势。
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。
芯片倒装工艺
芯片倒装工艺简介芯片倒装工艺是一种常见的电子封装技术，用于将芯片倒装到封装基板上。
在这种工艺中，芯片被倒置到封装基板上，而不是传统的正装工艺中将芯片放置在基板的正面。
芯片倒装工艺具有一些独特的优势和应用场景。
优势芯片倒装工艺相比传统的正装工艺，在某些情况下具有更好的性能和可靠性。
以下是芯片倒装工艺的一些优势：1. 更短的信号传输路径芯片倒装工艺将芯片倒置到基板上，可以缩短芯片与其他封装组件之间的信号传输路径。
信号传输路径的缩短可以降低延迟，提高信号传输速度和稳定性。
2. 更好的散热性能芯片倒装工艺可以将芯片与基板直接接触，利用基板作为散热器来散热。
相比正装工艺中通过封装外壳进行散热的方式，芯片倒装工艺可以提供更好的散热性能。
3. 更高的电路密度芯片倒装工艺中，芯片可以直接连接到基板上，无需使用导线或连接器来连接芯片和封装基板。
这种直接连接使得芯片倒装工艺可以实现更高的电路密度，提供更强大的功能。
4. 更好的高频特性由于芯片倒装工艺中信号传输路径的短，信号传输速度更快，因此在高频电路中特别适用。
芯片倒装工艺可以提供更好的高频特性和抗干扰性。
应用场景芯片倒装工艺在许多应用中都有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 高速通信在高速通信领域，如光传输、高速数据传输等，芯片倒装工艺可以实现更短的信号传输路径和更好的高频特性，从而提高数据传输速度和稳定性。
2. 高性能计算在高性能计算设备中，如超级计算机、云服务器等，芯片倒装工艺可以提供更好的散热性能和更高的电路密度，从而提高计算性能和处理能力。
3. 小型化设备芯片倒装工艺可以实现更高的电路密度和更小的封装尺寸，因此在小型化设备中有着广泛的应用，如智能手机、可穿戴设备等。
4. 高可靠性要求在一些对可靠性要求较高的应用中，如航天器、医疗设备等，芯片倒装工艺可以提供更好的散热性能和可靠性，从而保证设备的正常运行和长寿命。
芯片倒装工艺过程以下是芯片倒装工艺的一般过程：1. 基板准备首先需要准备一个封装基板，通常是一个适应芯片尺寸和引脚布局的基板。
倒装芯片键合技术发展现状与展望
倒装芯片键合技术发展现状与展望下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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）。
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。
倒装芯片介绍
Source: Philips
一、倒装芯片技术
定义：
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，芯片直接通过凸点直 接连接基板和载体上,整个芯片称为倒装芯片(Flip Chip)。
普通激光切割后wafer侧面
劈裂后wafer侧面
隐形激光切割后wafer侧面
三、工艺流程简介
Wafer 扩张：
Wafer扩张是将已经分离开的晶粒之间的距离变大，利于后面测试和分级设备 工作。
三、工艺流程简介
自动外观检测：
自动外观检测是通过AOI设备 对芯片的外观缺陷判定，尽可能 避免分级过程中外观坏品混入好 品当中。 常见的外观不良有：电极污染、 电极缺损、电极划伤、ITO区域 污染、切割不良等
曝光（MPA & STEPPER）
图1：Coating设备
显影（Developer）
图3：显微镜
检查（Inspection） 图2：Develop设备
黄光工艺流程及常见缺陷
Epi Partical
Photo defect
Scratch
Mask defect
Under develop
三、工艺流程简介
蓝宝石特性
在低于熔点温度范围内, 仍具有良好的化学稳定性和机械、物理等性能； 光学透过范围宽, 特别在1 500~7500 nm, 透过率达85%； 有与纤锌矿III 族氮化物相同的对称性, 故用于GaN 的外延衬底材料。
三、工艺流程简介
图形化蓝宝石衬底技术：
第13章-先进封装技术
图 CBGA结构图
4.载带球栅阵列（TBGA）
也称为阵列载带自动键合（Array Tape Automated Bonding,ATAB），是一种相对新 颖的BGA封装。
TBGA优点：
比其它BGA封装轻、小； 电性能优良； 装配的PCB上，封装效率高。
13.2 CSP技术
刚性基板封装
3、引线框架式CSP封装（Custom Lead Frame）
由日本Fujitsu公司开发的此类CSP封装基本 结构如下页图所示。它分为Tape-LOC和MFLOC 两种形式，将芯片安装在引线框架上， 引线框架作为外引脚，因此不需要制作焊料 凸点，可实现芯片与外部的互连。它通常分 为Tape-LOC和MF-LOC 两种形式。
世界上首款BGA封装的主板芯片组i850
1.塑料球栅阵列（PBGA）工艺流程
PBGA（Plastic Ball Grid Array） PBGA的载体用材料：FR-4环氧树脂，与PCB用材
料相同； 芯片通过引线键合技术连接到载体上表面； 采用塑封进行载体塑模； 采用阵列式低共熔点37Pb/63Sn焊料（约在183℃
引线框架式CSP
4、圆片级CSP封装（Wafer-Level Package）
封装见下页图。它是在圆片前道工序完成后，直接 对圆片利用半导体工艺进行后续组件封装，利用划 片槽构造周边互连，再切割分离成单个器件。
WLP主要包括两项关键技术即再分布技术和凸焊点 制作技术。
它有以下特点：
①相当于裸片大小的小型组件（在最后工序切割分片）； ②以圆片为单位的加工成本（圆片成本率同步成本）； ③加工精度高（由于圆片的平坦性、精度的稳定性）。
BGA定义：
电子封装电迁移
在对电子封装软钎焊后的元器件和系统结构进行可靠性和耐久性评价以及寿命预测时, 需要考虑的因素很多，如封装钎料的可焊性、强度、抗氧化性、抗冲击性能、蠕变及应力松弛特性、腐蚀特性、疲劳特性等。
电迁移通常是指在电场作用下使金属离子发生迁移的现象。
分别为发生在相邻导体表面的如常见的银离子迁移和发生在金属导体内部的金属化电子迁移。
金属电迁移失效，通常是指金属层因金属离子的迁移在局部区域由质量堆积(Pileup)而出现小丘(Hillocks)或品须，或由质量亏损出现空洞(V oids)而造成的器件或互连性能退化或失效。
通常在高温、强电场下引起。
电迁移引起器件失效形式：短路、断路、参数退化在众多电子封装技术中，迅速发展的倒装芯片( Flip chip)工艺作为新一代封装技术则刚好可以满足越来越多的I/O互连的封装要求，因而广泛地用于微处理器、无线电子消费产品等电子封装中；伴随而来是，倒装芯片微互连焊点中的电迁移问题则成为微电子器件可靠性和耐久性的关注焦点之一。
铝导线中存在电迁移破坏，这种破坏是由于晶界扩散所致。
单晶的电迁移是通过晶格扩散完成，而多晶则为晶界电迁移方式，单晶导线相对于多晶导线而言性质更加均匀，所以在相同条件下，单晶铝导线的寿命高于多晶铝导线。
铜基合金电迁移失效主要是表面扩散，合金中晶体微结构对电迁移的影响不大。
铜及其合金中最容易发生电迁移的地方是铜引线上部与SiC等电介质层相交接的地方。
一旦互连线中形成了空洞，电流通过的截面积就会缩小，从而导致空洞邻近区域的电流密度增高，我们称之为电流拥挤效应。
电流通过导体时电能转化成热，把这种现象叫做焦耳热效应。
焦耳热效应会在焊点（凸点）中产生热点(hot-spot)，有时甚至会使焊点产生部分熔化现象。
另外，局部焦耳热会造成钎料凸点中存在很大的温度（热）梯度，从而引发热迁移。
电子封装中常采用贵金属或近贵金属作为UBM（Under Bump Metallization凸点下金属化层）它们以间隙扩散方式快速扩散，而目前的钎料主要以Sn基为主，在室温下这些贵金属或近贵金属即可与Sn反应而在界面生成金属间化合物( IMC)。
倒装芯片技术分析
倒装芯片技术分析摘要倒装芯片封装技术(fc)是由ibm公司在上个世纪60年代开发的,即将芯片正面朝下向基板进行封装。
本文论述了倒装芯片技术的优点,并对其凸点形成技术、测试技术、压焊技术和下填充技术进行了分析,为倒装芯片技术的发展提供借鉴。
关键词倒装芯片技术;优点;凸点技术;测试技术;压焊技术;下填充技术中图分类号tn43 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)25-0169-020 引言倒装芯片封装技术(fc)是由ibm公司在上个世纪60年代开发的,即将芯片正面朝下向基板进行封装。
15年前,几乎所有封装采用的都是引线键合,如今倒装芯片技术正在逐步取代引线键合的位置,这种封装方式无需引线键合,因此可以形成最短电路,从而降低电阻;并且采用金属球进行连接可以缩小封装尺寸,改善电性表现,从而解决了bga为增加引脚数而需扩大体积的困扰。
采用倒装芯片封装技术可以降低生产成本,提高速度及组件的可靠性。
1 倒装芯片技术的优点1.1 完整性、可靠性强倒装芯片相当于一个完全封装的芯片,它是由锡球下的冶金与芯片钝化层密封的,并提供下一级封装的内连接结构。
将一个构造合理的倒装芯片安装在适当载体上用于内连接,即使没有其他灌封,该载体也可以满足所有可靠性要求。
1.2 自我对准能力强在锡球回流时,焊锡受表面张力的作用,可以自动纠正芯片微小的对准偏差,从而提供了装配制造的合格率。
同时倒装芯片技术也提供低电感,在高频应用中起到至关重要的作用。
1.3 将电源带入芯片的每个象限倒装芯片技术可以将电源带入芯片的每个象限,即在整个芯片面积上,其电流是均匀分布的。
1.4 成本低廉倒装芯片技术消除了封装并减小了芯片的尺寸,因此节省了硅的使用量,降低了制作成本。
2 倒装芯片技术分析2.1 形成凸点技术凸点形成技术可以分为淀积金属、机械焊接、基于聚合物的胶粘剂等几个类型。
1)金属电镀技术一般是在电镀槽里,把基片当作阴极,利用静态电流或者脉冲电流来完成焊料的电镀。
新型封装技术(1)
1Institute of Microelectronics新型封装技术蔡坚清华大学微电子学研究所jamescai@2Institute of Microelectronics概要芯片到封装互连技术的发展 目前迅速增长的封装型式¾BGA和CSP圆片级及三维封装的发展 MEMS器件的封装SOC和SIP3Institute of Microelectronics芯片到封装互连技术的发展4Institute of Microelectronics 芯片到封装的互连技术在这里不讨论铜互连技术，事实上由于芯片上铜互连的实现，将给芯片到下一级的互连带来新的技术和热点。
针对目前和可以预见的将来新型封装的发展，倒装焊技术（Flip ChipTechnology）将成为非常重要的互连技术。
新型的倒装焊凸点技术（Bumping Method）不断推出。
5Institute of Microelectronics常用的凸点方法蒸发，Evaporation, (IBM C4 Process)SBB (Stud Bump Bonding) 电镀，Electrical plating (Solder/Au) 印刷，Stencil Printing 化学镀UBM结合印刷，Electroless Nickel UBM Paired with Stencil PrintingS2B (Single Solder Ball Placement & Laser Reflow Bumping) ……6Institute of MicroelectronicsSBB技术¾Matsushita and Fujitsu¾应用已有的引线键合设备和技术实现单个键合区的凸点，（微处理器和存储器）¾以金凸点为主（Solder bumps available as well）¾效率相对比较低（8bumps/s）7Institute of Microelectronics凸点电镀技术Electroplating Bumping作为一类成熟的工业技术，电镀在封装（微电子工业）中有非常广泛的应用，凸点技术是其中的一种。
先进封装技术对信号传输的影响
先进封装技术对信号传输的影响在当今的电子技术领域，先进封装技术正以前所未有的速度发展，并对信号传输产生了深远的影响。
随着电子设备的功能越来越强大，对信号传输的要求也越来越高，先进封装技术的出现成为了满足这些需求的关键因素之一。
先进封装技术，简单来说，是指一系列用于将芯片和其他电子元件进行封装和连接的创新方法。
它不仅仅是将芯片包裹起来以提供保护，更重要的是实现芯片之间以及芯片与外部电路之间高效、高速、低损耗的信号传输。
传统的封装技术在面对现代电子设备对信号传输的苛刻要求时，逐渐显露出了一些局限性。
比如，传统封装中的引脚数量有限，这就限制了信号传输的通道数量，从而影响了数据传输的速度和带宽。
此外，传统封装的尺寸较大，导致信号在传输过程中的路径变长，增加了信号延迟和损耗的可能性。
而先进封装技术则有效地解决了这些问题。
其中，倒装芯片封装技术（Flip Chip Packaging）是一种常见的先进封装方式。
在倒装芯片封装中，芯片的有源面朝下与基板直接连接，大大缩短了芯片与基板之间的互连长度，减少了信号传输的延迟和损耗，提高了信号的完整性和传输速度。
另外，晶圆级封装技术（Wafer Level Packaging）也是一项重要的先进封装技术。
这种技术是在晶圆制造完成后，直接在晶圆上进行封装，而不是将芯片切割后再进行封装。
这不仅减少了封装的工序和成本，还能实现更小的封装尺寸和更高的引脚密度，为信号传输提供了更多的通道和更高的带宽。
先进封装技术中的系统级封装（System in Package，SiP）技术更是将多个芯片和其他元件集成在一个封装体内，实现了高度集成的系统。
通过 SiP 技术，可以将不同工艺、不同功能的芯片集成在一起，大大缩短了芯片之间的互连距离，减少了信号在传输过程中的干扰和损耗，提高了系统的性能和可靠性。
先进封装技术对信号传输的影响不仅仅体现在提高传输速度和降低损耗上，还对信号的质量和稳定性产生了积极的作用。
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倒装芯片将成为封装技术的最新手段发布: 2009-6-10 | 作者: | 来源:摘要：本文介绍了倒装芯片技术的特点并指出其工艺应用。
关键词：倒装芯片；工艺应用 1 引言将芯片封装在一个封装体内或其表面上是封装界沿用了多年的一种传统的封装技术。
如LPCC、TBGA、SOIC和DIPS等都采用这种封装方法。
90年代以来，随着应用领域的大力驱动，封装技术不断取得日新月异的进展。
单从封装技术新名词的涌现速度就足以说明封装技术的不断发展。
近几年在各种期刊和会议录文章中出现的封装技术缩略词更是层出不穷，令人眼花缭乱，应接不暇。
人们对铜引线框架的特性及其相关的工艺技术并不陌生。
采用金线与其它合金(如铜等)的引线键合技术已接近完美的程度。
最近几年，引线键合的节距(交错节距)不断减小，已由原来的100μm降至80μm、50μm、35μm，2002年已降至25μm。
目前的封装多采用下列两种形式：1种是采用封帽的气密封装；另一种是采用模压化合物或液体密封剂的灌封方式，使最终的封装体能经受住可靠性测试。
此外，与PCB的互连采用针式引线，其形状可分为直接鸥翼形成“J”形。
三四年以前，制造产品的最终目的通常是最大限度地延长使用寿命。
但如今的情况已大不相同了，消费类产品已达到极为丰富的程度。
一旦产品出现故障，人们通常采用的方法是弃旧购新，因为购买新产品的价格甚至比维修还要划算。
这也足以说明，大部分产品的价格已发生了许多变化。
2 倒装芯片技术的发展30多年前，“倒装芯片”问世。
当时为其冠名为“C4”，即“可控熔塌芯片互连”技术。
该技术首先采用铜，然后在芯片与基板之间制作高铅焊球。
铜或高铅焊球与基板之间的连接通过易熔焊料来实现。
此后不久出现了适用于汽车市场的“封帽上的柔性材料(FOC)”；还有人采用Sn封帽，即蒸发扩展易熔面或E3工艺对C4工艺做了进一步的改进。
C4工艺尽管实现起来比较昂贵(包括许可证费用与设备的费用等)，但它还是为封装技术提供了许多性能与成本优势。
与引线键合工艺不同的是，倒装芯片可以批量完成，因此还是比较划算。
由于新型封装技术和工艺不断以惊人的速度涌现，因此完成具有数千个凸点的芯片设计目前已不存在大的技术障碍小封装技术工程师可以运用新型模拟软件轻易地完成各种电、热、机械与数学模拟。
此外，以前一些世界知名公司专为内部使用而设计的专用工具目前已得到广泛应用。
为此设计人员完全可以利用这些新工具和新工艺最大限度地提高设计性，最大限度地缩短面市的时间。
无论人们对此抱何种态度，倒装芯片已经开始了一场工艺和封装技术革命，而且由于新材料和新工具的不断涌现使倒装芯片技术经过这么多年的发展以后仍能处于不断的变革之中。
为了满足组装工艺和芯片设计不断变化的需求，基片技术领域正在开发新的基板技术，模拟和设计软件也不断更新升级。
因此，如何平衡用最新技术设计产品的愿望与以何种适当款式投放产品之间的矛盾就成为一项必须面对的重大挑战。
由于受互连网带宽不断变化以及下面列举的一些其它因素的影响，许多设计人员和公司不得不转向倒装芯片技术。
其它因素包括：①减小信号电感——40Gbps(与基板的设计有关)；②降低电源／接地电感；③提高信号的完整性；④最佳的热、电性能和最高的可靠性；⑤减少封装的引脚数量；⑥超出引线键合能力，外围或整个面阵设计的高凸点数量；⑦当节距接近200μm设计时允许；S片缩小(受焊点限制的芯片)；⑧允许BOAC设计，即在有源电路上进行凸点设计。
然而，由于倒装芯片工艺的固有特点使采用倒装芯片工艺制作的封装并非是全密封的，且还要使用刚性凸点。
在这一点上，它与采用引线键合将芯片与基板相连接的方法有所不同。
许多早期的C4设计都与芯片(热膨胀系数，即CTE约为2．3-2．8ppm)一起组装在陶瓷基板(CTE为7ppm)上。
这种设计通常需要底部填料以确保芯片与基板的可靠连接。
底部填充的主要作用是弥补芯片与基板之间在功率与／或热循环期间出现的CTE失配，而不起隔离潮湿的作用。
CTE失配有可能造成芯片与基板以不同的速度膨胀和收缩，最终会导致芯片的断裂。
倒装芯片工艺自问世以来一直在微电子封装中得到广泛应用。
最近5年由于对提高性能，增加凸点数量和降低成本等方面不断提出新的要求。
为了满足这些要求，许多知名大公司已对倒装芯片技术做了许多改进。
由于芯片尺寸已经增加，凸点节距已经减小，促进新型基板材料不断问世，芯片凸点制作工艺和底部填充技术不断改善，环保型无铅焊料逐步得到广泛应用，致使互连的选择越来越广泛。
3 新工艺问世最近几年由于应用领域不断对工艺提出新的要求，世界各国，尤其是美国从事封装技术研究的机构和公司都纷纷推出其新的工艺和技术。
这些新的工艺可省去以往那些价格昂贵的基板和工艺步骤，直接在PCB上安装更小的芯片。
这些工艺尤其适用于低成本的消费类产品。
此外，最近一些公司还开发出一种采用有机基板的新工艺。
这种有机基板的最大优势在于它的制造成本。
它比陶瓷基板工艺的成本要低得多，而设计的线条却可以达到非常细密的程度。
自从有机基板出现以来，为了满足日益缩小的特征尺寸的要求，许多公司已开发出有机基板专用的工具和工艺技术。
可供选择的基板材料十分丰富，包括柔性基板(带状)、叠层基板(FR-4、FR-5、BTTM等)、组合基板(有机组合薄层或叠层上的薄膜介质材料)、氧化铝陶瓷、HiTCETM陶瓷、以及具有BCBTM介质层的玻璃基板等，可谓应有尽有。
几年前，如果一个高速芯片组件所耗的功率较高，凸点在2000个以上，节距为200pm的话，其制造难度与制作成本将会高的难以想像。
但就目前的工艺设备与技术能力而言，对同类难度产品的制造与组装成品率都已达到相当高的水平，且制造成本已趋于合理化。
推动这些新工艺发展的驱动力是什么呢?其实，与任何新技术相同，推动其发展的动力仍是为了达到生产与样品基板的普及性、基板与组装成本、封装设计要求与可靠性等因素之间的平衡。
4 成本问题像其它技术一样，倒装芯片技术的制造成本仍然与技术和批量大小密切相关。
目前大多数工艺的成本仍然十分高昂，而标准工艺仍受批量生产程度的驱使。
此外，可靠性也是需要解决的一个问题。
许多公司在进行有机封装时仍在使用针对气密封装的可靠性标准。
目前有许多公司正在和JEDEC讨论解决这一问题的办法。
近一段时间，各种科技期刊报道了多篇论述这一问题的文章。
估计在不远的将来有望出台一套专门适用于有机封装技术的标准。
与此同时，供应商与用户也在不断努力，为满足单个用户的特殊要求提供必要的可靠性。
过去，IC封装通常需要进行下面一系列的可靠性测试。
①在121℃下进行168个小时的相对湿度压力锅蒸煮试验(RH-PCT)；②在150℃下完成1000小时的高温存储(HTSL)试验；③在85℃下完成1000小时，85％相对湿度温度-温度偏压试验(RH-THBT)；④在-55℃-+125℃下完成1000个循环。
⑤在130℃下完成超过168小时，85％相对湿度强加速温湿应力试验(RH-HSAT)。
封装与PCB的二级可靠性包括许多项不同的测试。
这些测试需要在0℃-100℃下完成300个循环。
JEDEC对测试标准和循环的停留时间做了十分详细的规定。
随着有机封装应用领域的不断扩大，可靠性问题将成为该技术面临的主要挑战。
其中由潮气吸收引起的分层，以及由封装结构的精细程度和电流密度过高引起的电迁移等问题都必须得到更多的关注。
聚酰亚胺是吸潮性能最差的材料之一。
尽管目前的一层或两层带状生产都采用这种材料，但它与铜的粘接性能较差，因此有机封装要想取得长足发展必须解决这些问题。
5 失效机理要充分理解材料在使用过程中出现的失效机理仍需要通过湿气和腐蚀测试，如PCT和HAST 等。
不过这些测试是否应该用作鉴定失效的基本条件仍有争议。
这些问题还有待JEDEC和其它机构的进一步商议。
除此之外，封装界还在探讨其它的测试手段。
一些公司认为，一理了解了失效的机理就可以取消某些测试标准。
然而，一些特殊应用的产品仍要与许多喷气式飞机部件、医疗部件、卫星、导弹等一起进行温度循环实验。
在这类情况下仍需要可靠性更高、寿命更长的倒装芯片封装。
因此必须开发一种适合高速大功耗(5—100W)工作的芯片工艺技术。
这类芯片的凸点通常在2000-5000个，节距在200μm或以下。
尽管有许多公司正在从事这方面的研究，但谁会成为最大的赢家目前尚不明朗。
迄今为止，每个公司都在制订各自的工作目标，因此市场上的工艺技术及支撑产品的种类十分繁杂。
主要包括CSP、DCA、COB和FCBGA(倒装芯片焊球网络阵列)等。
6 选择倒装芯片的最终结果是一个封装，但它本身是一种工艺而并非封装。
可以采用各种不同的方法改变工艺以满足各种不同的应用要求。
最基本的步骤包括：制作芯片封装凸点、切片、将芯片倒装在基板或载体上、芯片与基板再流焊、在芯片与基板之间进行底部填充、老化、制作BGA焊球、将最终的封装组装到另一块印制电路板(通常为FR-4)上。
是否选择倒装芯片技术作为最终的封装选择主要取决于基板的选择。
通常基板必须符合下列要求：①芯片的电学要求(电感、电容、电阻、传播延迟、EMI 等)；②根据供应商提供的基板设计特点(线条、间隔、通孔尺寸、通孔直径等)进行设计；③成本要求；④焊球或焊膏(含铅或无铅)的组份；⑤热性能要求；⑥尺寸要求；⑦应用对封装可靠性的要求；⑧应用对PCB或二极可靠性的要求。
7 结论综上所述，在设计或制造中遇到问题时应常与组装伙伴共同商讨对策。
因为他们所拥有的模拟软件可以对任何电参数和热特性进行模拟，可最终选出最佳的封装手段；他们的建模能力可满足新型设计的高速要求；他们拥有丰富的经验和可靠的数据,完全可根据设计方案完成产品的生产和制作；他们还拥有对最终产品的测试能力，还可以就材料的选择、热选择、焊料合金和组装结构提出切实可行的建议。