倒装芯片焊接的关键技术与倒装芯片封装清洗介绍

一、倒装芯片焊接的关键技术

芯片上制作凸点和芯片倒装焊工艺是推广倒装芯片焊接的技术关键。

（1） 凸点制作

凸点制作工艺很多,如蒸发/溅射法、焊膏印刷-回流法、化镀法、电镀法、钉头法、置球凸点法（SB2-Jet）等。各种凸点制作工艺各有其特点，关键是要保证凸点的一致性。特别是随着芯片引脚数的增多以及对芯片尺寸缩小要求的提高，凸点尺寸及其间距越来越小，制作凸点时又不能损伤脆弱的芯片。

现在主流应用的凸点制作方法是印刷/转写—搭载—回流法。该方法是通过网板印刷或针转写的方式把助焊剂涂到芯片表面后，通过搭载头把锡球放置到涂有助焊剂得焊点上，再进入回转炉固化。

（2） 倒装焊

倒装技术主要有熔焊、热压焊、超声焊、胶粘连接等。现在应用较多的有热压焊和超声焊。热压焊接工艺要求在把芯片贴放到基板上时，同时加压加热。该方法的优点是工艺简单，工艺温度低，无需使用焊剂，可以实现细间距连接；缺点是热压压力较大，仅适用于刚性基底(如氧化铝或硅)，基板必须保证高的平整度，热压头也要有高的平行度。为避免半导体材料受到不必要的损害，设备施加压力要有精确的梯度控制能力。

超声热压焊是将超声波应用在热压连接中，使焊接过程更加快速。超声波的引入使连接材料迅速软化，易于实现塑性变形。热超声的优点是可以降低连接温度，缩短加工处理的时间。缺点是可能在硅片上形成小的凹坑，主要是由于超声震动过强造成的。该方法主要适用于金凸点、镀金焊盘的组合。

二、倒装芯片焊接的特点

与传统的引线键合技术（Wire Bonding）相比,倒装芯片焊接技术键合焊区的凸点电极不仅仅沿芯片四周边缘分布，而是可以通过再布线实现面阵分布。因而倒装芯片焊接技术具有如下优点：

（1） 尺寸小、薄，重量更轻；

（2） 密度更高，使用倒装焊技术能增加单位面积内的 I/O 数量；

（3） 性能提高，短的互连减小了电感、电阻以及电容，信号完整性、频率特性更好；

（4） 散热能力提高，倒装芯片没有塑封体，芯片背面可用散热片等进行有效的冷却，使电路的可靠性得到提高；

（5）倒装凸点等制备基本以圆片、芯片为单位，较单根引线为单位的引线键合互连来讲，生产效率高，降低了批量封装的成本。

三、 倒装芯片焊接的工艺流程

倒装芯片焊接的一般工艺流程为

（1） 芯片上凸点制作;

（2） 拾取芯片;

（3） 印刷焊膏或导电胶;

（4） 倒装焊接（贴放芯片）;

（5） 再流焊或热固化(或紫外固化);

（6） 下填充。如图五。 

四、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”。

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。

五、倒装芯片封装清洗：

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。