浅谈底部填充技术中倒装芯片设计

随着电子设备更小、更薄、功能更集成的发展趋势,半导体芯片封装的技术发展起到越来越关键的作用,而谈到高性能半导体封装,小编觉得很多smt贴片厂商想到的就是引线键合技术。
的确如此。不久之前,大多数如qfp、sip和qfn等高性能半导体封装,是完全依赖于引线键合技术来形成设备互联的。在这个结构下的芯片连接,是通过从芯片上方铺设细电线到基材上的板连接口来完成的。虽然这一封装形式广为运用,但随着市场对复合功能、更小尺寸、卓越性能以及生产灵活性的追求,具有高i/o数量,封装集成与更紧凑凸块间隙设计的倒装芯片封装异军突起。
倒装芯片有多种多样的设计,从凸块材料来看主要包含:金凸块、堆栈凸块、镀金点、铜凸块。而这些不同设计的倒装芯片在smt贴片打样或加工生产中真正兴起,还有一个重要因素是针对倒装芯片设计的完善封装材料解决方案,确保了这一先进封装的生产制造。
倒装芯片设计的凸块密度,就是对材料解决方案专家来说不得不考虑的重要问题。不同的倒装芯片根据其功能需求凸块密度各不相同,而这些不同间距的凸块,对保护芯片的底部填充材料带来挑战。
传统用于倒装芯片保护的底部填充剂利用毛细作用,通过缝隙和真空互相作用驱动,在芯片基材上流动和覆盖。在凸块间距比较大时,毛细作用的底部填充剂完全能够胜任,而当凸块间隙在80μm以下、缝隙少于35μm并且凸块宽度少于40μm的应用中,利用毛细作用的流动可能会引入气泡并局限了对凸块的保护。
如前所述,为了满足更高功能性并将设备最小化,倒装芯片正快速地从大型焊锡凸块,转化为铜(cu)凸块等,并将凸块缝隙设计至80μm以下,来提供更优秀电气连接。铜(cu)凸块和窄缝隙为传统的毛细底部填充方式带来了挑战,很多封装专家转向了使用ncp材料的热压粘接技术,保护了设备并提高设备的可靠性。
把ncp预应用于基材上,能让连接与凸块保护都在一个步骤内完成。虽然uph不如毛细底部填充制程高,但是使用ncp制程的产能正在持续提升。在不考虑速度的轻微不同的情况下,ncp目前是先进、小间距的铜凸块倒桩封装方式的唯一可行的填充保护方案。


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