倒装芯片技术
倒装芯片键合技术
概述
发展历史
至今，已广泛应用于SIP,MCM,微处理器，硬盘驱动器以及RFID等领域。
倒装芯片（FCB）
2.关键技术
(1)芯片凸点的制作技术
倒装芯片（FCB）
2.关键技术
(1)芯片凸点的制作技术
溅射丝网印刷技术
倒装芯片（FCB）
2.关键技术
（2）凸点芯片的倒装焊
热压焊倒装焊法
环氧树脂光固化倒装焊法
倒装芯片（FCB）
2.关键技术
（2）凸点芯片的倒装焊
各向异性导电胶（ACA、ACF）
导电粒子含量：10%
各向异性导电胶（ACA、ACF）
倒装芯片（FCB）2.关键技术
（3）底部填充
倒装芯片（FCB）2.关键技术
（3）底部填充
倒装芯片（FCB）
2.关键技术
（3）底部填充
毛细作用！！！
倒装芯片（FCB）3.无铅化的凸点技术
倒装芯片（FCB）3.无铅化的凸点技术。
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。
芯片倒装技术
芯片倒装技术芯片倒装技术是一种先将芯片的激光引脚等组件固定在导电粘结剂上，再将整个芯片翻转贴装在封装底座上的一种技术。
通过芯片倒装技术可以实现更高的芯片封装密度，提高芯片的性能和可靠性。
本文将对芯片倒装技术进行详细介绍，包括其发展历程、工艺流程、应用前景及存在的问题和挑战。
芯片倒装技术的发展历程可以追溯到20世纪70年代末。
起初，芯片倒装技术主要用于高性能计算机和通信领域，随着电子产品的不断普及，芯片倒装技术也逐渐应用于消费电子、汽车电子等领域。
芯片倒装技术的主要工艺流程包括：背面刻蚀、背面金属化、背面引脚成型、芯片翻转、封装底座制备和焊接封装等步骤。
首先，通过背面刻蚀技术将芯片背面的硅胶去除，然后在背面金属化过程中，利用金属薄膜和电解质溶液使芯片背面形成金属化层，以提供良好的导电性。
接下来，通过背面引脚成型技术进行引脚制作，这些引脚将用于芯片翻转后与封装底座进行连接。
接下来，使用粘合剂将芯片固定在导电粘结剂上，并进行芯片翻转。
最后，将芯片翻转后的背面与封装底座进行焊接封装，形成完整的封装芯片。
芯片倒装技术的应用前景广阔。
首先，芯片倒装技术可以提高芯片的封装密度，减小芯片尺寸，从而实现更高的性能和更小的体积。
其次，芯片倒装技术可以提供更好的散热能力，降低芯片的温度，提高芯片的工作效率和可靠性。
此外，芯片倒装技术还可以实现芯片与封装底座之间的高密度互连，提供更好的信号传输性能，使芯片在高速通信和高频率运行方面具有更好的性能。
尽管芯片倒装技术具有广阔的应用前景，但目前仍存在一些问题和挑战。
首先，芯片倒装技术的制程复杂，生产成本较高。
其次，芯片倒装技术在封装过程中易受污染和机械应力影响，容易引起故障和失效。
此外，芯片倒装技术的可靠性和长期稳定性仍需进一步改进。
综上所述，芯片倒装技术是一种能够提高芯片封装密度、性能和可靠性的重要技术。
随着电子产品的不断发展，芯片倒装技术的应用前景将越来越广阔。
然而，仍需要进一步研究和改进，以解决存在的问题和挑战，实现芯片倒装技术的商业化应用。
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。
倒装cob封装工艺
倒装cob封装工艺
倒装COB封装工艺是一种先进的集成电路封装技术，COB是
Chip on Board的缩写，意为芯片直接封装在基板上。
倒装COB封
装工艺相比传统封装技术具有一些优势。
首先，倒装COB封装工艺可以有效减小封装尺寸，提高集成度。
由于芯片直接封装在基板上，不需要额外的封装材料和封装空间，
因此可以实现更小型化的封装，适用于轻薄化、小型化的电子产品
设计。
其次，倒装COB封装工艺可以提高散热性能。
由于芯片直接与
基板接触，热量可以更快更有效地传导到基板上，利于散热，有利
于提高芯片的工作稳定性和可靠性。
此外，倒装COB封装工艺可以降低封装成本。
相比传统封装技术，倒装COB封装省去了一些封装材料和工序，可以降低生产成本，提高生产效率。
然而，倒装COB封装工艺也存在一些挑战和局限性。
例如，对
基板的要求较高，需要优质的基板材料和制造工艺；另外，倒装
COB封装需要特殊的焊接工艺，对生产工艺要求较高。
总的来说，倒装COB封装工艺在一定的应用场景下具有明显的优势，但也需要克服一些技术难题。
随着技术的不断进步和应用需求的不断变化，倒装COB封装工艺有望在未来得到更广泛的应用和发展。
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。
倒装芯片技术【2024版】
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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。
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Prof. Wu Fengshun,
I/O 数比较
倒装芯片与扁平封装的引脚数比较
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Prof. Wu Fengshun,
信号效果比较
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Prof. Wu Fengshun,
缺点－01
➢ 裸芯片很难测试
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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
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。
FC、BGA、CSP三种封装技术。
最早的表面安装技术——倒装芯片封装技术（FC）形成于20世纪60年代，同时也是最早的球栅阵列封装技术（BGA）和最早的芯片规模封装技术（CSP）。
倒装芯片封装技术为1960年IBM公司所开发，为了降低成本，提高速度，提高组件可靠性，FC使用在第1层芯片与载板接合封装，封装方式为芯片正面朝下向基板，无需引线键合，形成最短电路，降低电阻；采用金属球连接，缩小了封装尺寸，改善电性表现，解决了BGA为增加引脚数而需扩大体积的困扰。
再者，FC通常应用在时脉较高的CPU或高频RF上，以获得更好的效能，与传统速度较慢的引线键合技术相比，FC更适合应用在高脚数、小型化、多功能、高速度趋势IC的产品中。
随着电子封装越来越趋于向更快、更小、更便宜的方向发展，要求缩小尺寸、增加性能的同时，必须降低成本。
这使封装业承受巨大的压力，面临的挑战就是传统SMD封装技术具有的优势以致向我们证实一场封装技术的革命。
2 IBM的FCIBM公司首次成功地实施直接芯片粘接技术（DCA），把铜球焊接到IC焊盘上，就像当今的BGA 封装结构。
图1示出了早期固态芯片倒装片示意图。
IBM公司继续采用铜球技术并寻求更高生产率的方法，最终选择的方案为锡-铅焊料的真空淀积。
为了形成被回流焊进入球凸点的柱状物，应通过掩模使焊料淀积。
由于淀积是在圆片级状况下完成的，因而此过程获得了良好的生产率。
这种凸点倒装芯片被称为C4技术（可控塌陷芯片连接）一直在IBM公司和别的生产厂家使用几十年，并保持着高的可靠性记录。
虽然C4在更快和更小方面显得格外突出，但是呈现出更节省成本方面的不足。
与C4相关的两个重要的经济问题是：形成凸点的成本和昂贵的陶瓷电路的各项要求。
然而，正确的形成凸点技术及连接技术能够提供更进一步探求较低成本的因素。
3 形成凸点技术凸点形成技术分为几个简单的类型，即淀积金属、机械焊接、基于聚合物的胶粘剂以及别的组合物。
最初的C4高铅含量焊料凸点，熔点在300℃以上，被低共熔焊料和胶粘剂代替，从而使压焊温度下降到易于有机PCB承受的范围。
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：
芯片倒装工艺
芯片倒装工艺
芯片倒装工艺，是一种将芯片反转并封装的技术，主要应用于大型集
成电路和数字信号处理器等高端芯片产品。
在传统封装技术中，芯片
一般是正面朝上，通过线路焊接等方式连接到封装器上。
而倒装工艺
则将芯片翻转后，将芯片焊接在封装器底部的铜带上，通过金线等连
接芯片和封装器。
芯片倒装工艺主要优点是实现更高的密度，更小的封装体积和更好的
散热效果。
由于芯片在倒装工艺中指向封装器的底部，所以可以减小
芯片与外部环境之间的距离，优化热传递效率。
此外，在倒装工艺中，芯片的引脚数量可以更高，因而可以实现更高的电路密度和更高的运
算速度。
然而，倒装工艺仍存在一些缺点。
首先，倒装工艺需要特殊的封装底
板和材料，加强了制造过程的难度和成本。
其次，倒装工艺对于芯片
间的接线等细节要求非常严格，其中不良的接线会导致芯片运行失败，并且难以检测。
最后，芯片倒装工艺在与外部世界的连接中需要较高
的精度，进行倒装工艺的生产线也对操作员要求更高，芯片共振也可
能影响系统性能。
总的来说，芯片倒装工艺的应用具有多重优点，同时也存在一些制造
和质量控制的挑战。
可以预见的是，随着电子产业的发展，芯片倒装工艺在高端芯片产品中将会成为越来越重要的封装技术。
LED芯片倒装工艺原理以及应用简介
LED芯片倒装工艺原理以及应用简介倒装晶片所需具备的条件：①基材材是硅；②电气面及焊凸在元件下表面；③组装在基板后需要做底部填充。
倒装晶片的定义：其实倒装晶片之所以被称为“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晶片电气面朝上，而倒装晶片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装晶片”。
倒装芯片的实质是在传统工艺的基础上，将芯片的发光区与电极区不设计在同一个平面这时则由电极区面朝向灯杯底部进行贴装，可以省掉焊线这一工序，但是对固晶这段工艺的精度要求较高，一般很难达到较高的良率。
倒装芯片与与传统工艺相比所具备的优势:通过MOCVD技术在兰宝石衬底上生长GaN基LED结构层，由P/N结髮光区发出的光透过上面的P型区射出。
由于P型GaN传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni-Au组成的金属电极层。
P区引线通过该层金属薄膜引出。
为获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层就不能太薄。
为此，器件的发光效率就会受到很大影响，通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。
但无论在什麼情况下，金属薄膜的存在，总会使透光性能变差。
此外，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。
采用GaN LED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。
倒装LED芯片技术行业应用分析：近年，世界各国如欧洲各国、美国、日本、韩国和中国等皆有LED照明相关项目推行。
其中，以我国所推广的“十城万盏”计划最为瞩目。
路灯是城市照明不可缺少的一部分，传统路灯通常采用高压钠灯或金卤灯，这两种光源最大的特点是发光的电弧管尺寸小，可以产生很大的光输出，并且具有很高的光效。
但这类光源应用在道路灯具中，只有约40%的光直接通过玻璃罩到达路面，60%的光通过灯具反射器反射后再从灯具中射出。
因此目前传统灯具基本存在两个不足，一是灯具直接照射的方向上照度很高，在次干道可达到50Lx以上，这一区域属明显的过度照明，而两个灯具的光照交叉处的照度仅为灯下中心位置的照度的20%-40%，光分布均匀度低;二是此类灯具的反射器效率一般仅为50%-60%，因此在反射过程中有大量的光损失，所以传统高压钠灯或金卤灯路灯总体效率在70-80%，均匀度低，且有照度的过度浪费。
LED芯片倒装工艺原理
LED芯片倒装工艺原理以及应用简介倒装晶片所需具备的条件：①基材材是硅；②电气面及焊凸在元件下表面；③组装在基板后需要做底部填充。
倒装晶片的定义：其实倒装晶片之所以被称为“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晶片电气面朝上，而倒装晶片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装晶片”。
倒装芯片的实质是在传统工艺的基础上，将芯片的发光区与电极区不设计在同一个平面这时则由电极区面朝向灯杯底部进行贴装，可以省掉焊线这一工序，但是对固晶这段工艺的精度要求较高，一般很难达到较高的良率。
倒装芯片与与传统工艺相比所具备的优势:通过MOCVD技术在兰宝石衬底上生长GaN基LED结构层，由P/N结髮光区发出的光透过上面的P型区射出。
由于P型GaN传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni-Au组成的金属电极层。
P区引线通过该层金属薄膜引出。
为获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层就不能太薄。
为此，器件的发光效率就会受到很大影响，通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。
但无论在什麼情况下，金属薄膜的存在，总会使透光性能变差。
此外，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。
采用GaN LED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。
倒装LED芯片技术行业应用分析：近年，世界各国如欧洲各国、美国、日本、韩国和中国等皆有LED照明相关项目推行。
其中，以我国所推广的“十城万盏”计划最为瞩目。
路灯是城市照明不可缺少的一部分，传统路灯通常采用高压钠灯或金卤灯，这两种光源最大的特点是发光的电弧管尺寸小，可以产生很大的光输出，并且具有很高的光效。
但这类光源应用在道路灯具中，只有约40%的光直接通过玻璃罩到达路面，60%的光通过灯具反射器反射后再从灯具中射出。
因此目前传统灯具基本存在两个不足，一是灯具直接照射的方向上照度很高，在次干道可达到50Lx以上，这一区域属明显的过度照明，而两个灯具的光照交叉处的照度仅为灯下中心位置的照度的20%-40%，光分布均匀度低;二是此类灯具的反射器效率一般仅为50%-60%，因此在反射过程中有大量的光损失，所以传统高压钠灯或金卤灯路灯总体效率在70-80%，均匀度低，且有照度的过度浪费。
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。
微电子技术之倒装芯片技术
微电子技术之倒装芯片技术倒装芯片是一种无引脚结构，一般含有电路单元。
设计用于通过适当数量的位于其面上的锡球(导电性粘合剂所覆盖)，在电气上和机械上连接于电路。
在微电子领域中起着重要的作用，是微电子大家庭中不可缺少的一员。
倒装芯片英文名为Flip chip。
其起源于60年代，由IBM率先研发出，具体原理是在I/Opad 上沉积锡铅球，然后将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷板相结合，此技术已替换常规的打线接合，逐渐成为未来封装潮流。
Flip Chip既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术．早在30年前IBM公司已研发使用了这项技术。
但直到近几年来，Flip-Chip 已成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。
今天，Flip-Chip封装技术的应用范围日益广泛，封装形式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。
同时，Flip-Chip也向制造者提出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。
以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴后键合，如引线健合和载带自动健全（TAB）。
FC则将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连．硅片直接以倒扣方式安装到PCB从硅片向四周引出I/O，互联的长度大大缩短，减小了RC延迟，有效地提高了电性能．显然，这种芯片互连方式能提供更高的I/O密度．倒装占有面积几乎与芯片大小一致．在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。
其次倒装芯片技术是芯片以凸点阵列结构与基板直接安装互连的一种方法。
不仅如此倒装芯片是在在I/O pad上沉积锡铅球，然后将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷机板相结合此技术替换常规打线接合，逐渐成为未来的封装主流，当前主要应用于高时脉的CPU、GPU(GraphicProcessor Unit)及Chipset 等产品为主。
与COB相比，该封装形式的芯片结构和I/O端（锡球）方向朝下，由于I/O引出端分布于整个芯片表面，故在封装密度和处理速度上Flip chip已达到顶峰，特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工，因此是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。
倒装芯片技术
倒装芯片技术倒装芯片技术是一种常用于电子设备的制造和组装方法。
传统的芯片制造技术通常是将芯片组件焊接或粘贴到印刷电路板上，然后通过引线将其连接到其他电子元件。
这种方法简单直接，但有一些限制，例如不能制造密集的器件集成度、不能实现超高速信号传输、不能减少电路中的电磁干扰等。
倒装芯片技术通过将芯片组件倒置放置于印刷电路板上，并使用微观焊接或微弧焊技术将其连接到电路板上。
这种方法可以有效地解决传统芯片制造方法的一些限制，具有以下优点：首先，倒装芯片技术可以实现更高的器件集成度。
倒装芯片技术可以将芯片组件放置在印刷电路板的表面上，有效地减少了芯片组件的占用空间。
这意味着可以在同样的面积上集成更多的器件，从而实现更高的集成度和更复杂的电路设计。
其次，倒装芯片技术可以实现超高速信号传输。
传统的引线连接方式可能会导致信号干扰和延迟。
而倒装芯片技术将芯片组件直接连接到印刷电路板上，可以实现更短的信号路径和更快的信号传输速度，从而提高了电路的工作效率和可靠性。
第三，倒装芯片技术可以减少电路中的电磁干扰。
传统的引线连接方式会产生电磁泄漏和串扰，影响电路的稳定性和性能。
而倒装芯片技术将芯片组件直接连接到印刷电路板上，可以减少引线的长度和数量，从而降低了电磁干扰的概率，提高了电路的抗干扰能力。
此外，倒装芯片技术还有环保和成本优势。
倒装芯片技术可以减少印刷电路板的尺寸和材料使用量，从而减少了材料和能源的消耗。
同时，倒装芯片技术可以降低生产和组装的成本，提高产能和效益。
然而，倒装芯片技术也存在一些挑战和难点。
首先，倒装芯片技术对于印刷电路板的设计和制造有一定要求。
由于芯片组件放置在印刷电路板的表面上，需要考虑芯片组件的尺寸、位置和布局等因素，以确保芯片组件和其他电子元件之间的互联可靠和稳定。
其次，倒装芯片技术对于微观焊接或微弧焊技术有较高的要求。
微观焊接和微弧焊技术需要高精度的设备和操作，以确保焊接点的可靠性和稳定性。
最后，倒装芯片技术对于组装工艺和测试方法也提出了挑战。
倒装芯片的原理范文
倒装芯片的原理范文倒装芯片，也被称为倒装芯片封装（Flip Chip）或顶针封装（CUP），是一种将芯片颠倒连接到基板的封装技术。
传统的芯片封装通常是通过焊接或电路板引脚连接芯片和基板，而倒装芯片则通过直接连接芯片的外部焊盘和基板上的引脚。
1.倒转芯片：倒转芯片是指将芯片倒置放置，使其焊盘位于芯片的顶部，而芯片的电路区域朝向基板。
这种倒装的方式可以减小芯片的表面积，提高电气性能，降低芯片间的电感和电阻，提高信号传输速度。
2.衬底基板：倒装芯片通常使用衬底基板，也称为载体基板，用于连接芯片和外部引脚。
衬底基板可以作为电流传输和传感器的平台，提供足够的电气和热学性能，以保证芯片正常工作。
常见的衬底基板材料有有机玻璃（FR-4）、陶瓷、热可塑性高分子材料（如聚酰亚胺）等。
3. 链接技术：倒装芯片使用各种链接技术，如焊接、球焊接（Ball Bump）、微引线（Wire Bonding）等。
其中，焊接是最常用的链接技术之一，通过锡球或焊锡糊连接芯片和基板。
焊接技术可以提供可靠的电性连接，并提供良好的机械支撑性，以抵御热应力和机械应力。
4.热管理：倒装芯片在高功率应用中，容易产生较高的热量。
因此，热管理是倒装芯片封装过程中的关键问题之一、为了有效降低芯片的工作温度，可以采用散热片、热塑性薄膜（TPF）等热传导材料来提高整个芯片的散热性能。
5.焊接参数控制：倒装芯片封装过程中，焊接参数的控制非常关键。
焊接参数包括焊接温度、时间、压力等。
正确的焊接参数可以确保焊点的可靠性和一致性，避免焊点开裂和短路等问题。
倒装芯片封装技术具有许多优点，如高可靠性、良好的电性和机械性能、低电感和电阻、小尺寸等。
因此，在现代微电子封装中得到广泛应用。
倒装芯片封装可以应用于各种领域，包括计算机、通信、消费电子、汽车电子等。
总之，倒装芯片的原理主要涉及倒转芯片、衬底基板、链接技术、热管理和焊接参数控制等方面。
这种封装技术以其小型化、高可靠性和良好的性能，在现代微电子领域发挥着重要的作用。
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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：
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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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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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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（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
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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
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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。
三种晶片级互连方法
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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。
➢ 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
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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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。
效的冷却。
➢ 低成本：批量的凸点降低了成本。
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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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2020/4/19A Nhomakorabea缺点－01
➢ 裸芯片很难测试
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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
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
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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。
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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