【正文】 2. 填充溫度：預(yù)熱 、 加熱以及填充后的加熱對其流動性有很大的影響 。有的使用基板傾斜的方法以利于流動。 填充材料發(fā)揮焊劑與填充功能 ， 焊接 、 填充與固化一步完成 。 9. 對于存儲器等敏感元件，填料低的 ? 放射至關(guān)重要。 7. 具有較高的彈性模量以及彎曲強(qiáng)度。 4. 較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度 。 2. 盡可能減小應(yīng)力失配 。 4. 保護(hù)芯片免受環(huán)境的影響 （ 濕氣 、 離子污染等 ） 5. 使得芯片耐受機(jī)械振動與沖擊 。 與傳統(tǒng)的 SMD組裝比，倒裝芯片組裝需要一些額外的工具與步驟，如：芯片轉(zhuǎn)載單元、焊劑涂覆單元、浸漬步驟或者焊劑槽以及底部填充與固化設(shè)備。對于細(xì)間距應(yīng)用， 焊料可在焊盤上施加較粘的焊劑，施用方法有浸漬芯片或者將焊劑直接涂覆到基板上的辦法。 測試－ 02 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 131 對于生產(chǎn) KGD，出現(xiàn)了將 KGD組裝到臨時載體上使之成為臨時單芯片而進(jìn)行強(qiáng)化等傳統(tǒng)測試，以提高質(zhì)量和可靠性。 測試－ 01 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 130 對于 KGD，有兩種基本的測試以及強(qiáng)化途徑： （ 1）在圓片級 (2)在單個芯片級。一旦固化，出去失效的芯片就很困難。應(yīng)力的水平取決于基板材料以及硅晶片的表面質(zhì)量。銦基焊料熱疲勞性能好，但是在高濕度下可靠性很差。 熱疲勞主要依賴焊料性能、芯片與基板的熱膨脹系數(shù)。倒裝焊點(diǎn)的串連阻抗為 1mW左右，串連電感為 nH，遠(yuǎn)小于引線鍵合中的 5 ～ 10 nH。此外，其他途徑也可以改善芯片的散熱。如果金屬化層就是裸銅，那么應(yīng)該采用焊料平整工藝在焊盤上涂覆一薄層熔融焊料，以提高可焊性，同時增加接頭中的焊料體積，使接頭更具有韌性。 15 m m 。 ? 在多數(shù)晶片中，焊盤都是采用周邊陣列的形式，以方便進(jìn)行引線鍵合工藝。如果要將凸點(diǎn) 轉(zhuǎn)移到單個芯片上，則將晶片放在途有焊劑的載體上。 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 117 焊料轉(zhuǎn)送簡介 在沉積凸點(diǎn)之前，要沉積大約 1000 A176。 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 115 放球法設(shè)備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 116 焊料轉(zhuǎn)送 凸點(diǎn)在載體上形成，然后轉(zhuǎn)送到焊盤上去。一般地，這種凸點(diǎn)與導(dǎo)電膠或者焊料配合使用以進(jìn)行組裝互連。 焊膏印刷以及回流： 見圖（ d）（ e） 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 105 Electroless UBM and Stencil Printing化學(xué)鍍 UBM和絲網(wǎng)印刷工藝 ? The most potential low cost flip chip bumping method. 最具前景的低成本倒裝焊凸點(diǎn)制備方法 – Using electroless Ni/Au as UBM system 用化學(xué)鍍鎳 /金作為凸點(diǎn)下金屬層 – maskless process 無掩膜工藝 – Compatible with SMT process 與表面貼裝工藝兼容 – Flexible for different solder alloys適用于不同焊料合金 Chip Solder Bump Electroless Ni/Au Passivation 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 106 Stencil Printing Process Flow絲網(wǎng)印刷工藝流程 Process flow of Stencil Printing Process絲網(wǎng)印刷工藝流程 (not to scale) Wafer preparation晶片制備 (Passivation and Al pads) Zincation Pretreatment鋅化預(yù)處理 Electroless Ni/Immersion Au化學(xué)鍍鎳/金 Stencil Printing絲網(wǎng)印刷 Solder Reflow and Cleaning焊料回流和清洗 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 107 Stencil Printing Process Flow 絲網(wǎng)印刷工藝流程 ? Sketch of process flow Electroless Ni/Au Stud (Cross section)化學(xué)鍍鎳 /金 Solder Paste Printing漿料印刷 Reflow回流 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 108 Process Specification 工藝參數(shù) ? I/O pads with a pitch of 400mm are used for testing dice The limitation of this process is the pitch of 150 mm. 測試芯片 I/O凸點(diǎn)間距： 400微米 ? Thickness of Ni/Au UBM is 5~6mm. Ni/Au UBM厚度 ： 5~6微米 ? Different solder alloys are available. Solder alloys from different vender: Kester, Multicore, Alpha Metal, Indium,… Different position: eutectic PbSn, lead free 可應(yīng)用不同供應(yīng)商凸點(diǎn)焊料 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 109 Samples by Stencil Printing Bumping 絲網(wǎng)印刷凸點(diǎn)工藝樣品 Flip Chip on PCB for Testing 在 PCB上倒裝焊測試樣品 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 110 釘頭焊料凸點(diǎn) 使用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)線鍵合中的方法來形成凸點(diǎn)， Au絲線或者 Pb基的絲線。 下面簡介 DE/FCT的基本工藝。 回流成球： 回流后利于凸點(diǎn)在 UBM去除時候不被破壞見圖（ f） 。圖 (a)是硅片覆蓋了 TiW的情形，為了形成微球或者圖釘帽結(jié)構(gòu)，施加掩模（ b），沉積一定高度的 Cu和 Au（ c）， 一般凸點(diǎn)總體高度為 85 mm to 100 mm時候，微球高度為 10 mm到 25 mm 。使用這種結(jié)構(gòu)公司有：德州儀器、摩托羅拉、國家半導(dǎo)體、沖電氣（ OKI）等公司。 ? 如果采用高錫合金， Sn會很快消耗 Cu而破壞結(jié)構(gòu)的完整性。于是焊接時可只回流上面的錫鉛共晶，而不將凸點(diǎn)熔化。形成一個圓錐臺形狀 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 91 步驟－ 03 注意圖（ e）中頂部的額外的錫層， 這是 Motorola采用的 “ 蒸鍍、額外共晶 ” ，縮寫為 “ E3”。 金屬掩模組件一般由背板、彈簧、金屬模板以及夾子等構(gòu)成。 ? 95Pb/5Sn或者 97Pb/3Sn的回流焊溫度較高： 330350?C。 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 83 其它鋁焊盤處理技術(shù)－ 03 直接鍍鎳工藝： 在該工藝中，采用活性劑來清除經(jīng)過清洗和腐蝕的鋁的表面氧化物，之后立即將鋁直接浸入鍍槽中鍍鎳。然后，鋁被浸入鈀溶液中，鈀有選擇地沉積在鋁表面。 鋅酸鹽處理步驟 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 80 ? 鍍鎳：鍍鋅之后，鋁被浸入鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，這種鍍液為硫酸鎳的酸性溶液，成份還包括次磷酸鈉或者氫化硼作為還原劑，反應(yīng)原理見下式： 鍍鎳 鍍鎳之前，晶圓的背面必須覆上阻擋層。 下面是再次鍍鋅的 Al焊盤： 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 79 鍍鋅工藝的一個缺點(diǎn)就是鋁也會被鍍液腐蝕掉，二次鍍鋅工藝中尤其嚴(yán)重， mm 厚的鋁將被腐蝕掉。 ? 鍍鋅：將鋁浸入鋅槽中，該槽內(nèi)盛有強(qiáng)堿性溶液，成份包括： Zn(OH)2, NaOH, Fe, Cu, Ni等，最終鋅便在鋁表面形成。 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 72 鋁焊盤上化學(xué)鍍鎳前處理 由于鋁焊盤表面有一層氧化物，鍍層金屬無法粘附在這樣的表面上，因此要對鋁表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硪郧宄趸飳印? 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 70 化學(xué)鍍鎳特點(diǎn) —— 01 ? 無定形化學(xué)鍍鎳層中沒有晶界，無法形成擴(kuò)散的通道，所以是一層良好的擴(kuò)散阻擋層。無需真空及圖樣刻蝕設(shè)備，低成本。 ? 蒸鍍： 利用掩模，通過蒸鍍的方法在硅片上一層一層地沉積。適合高鉛的 UBM不一定適合高錫焊料。 典型厚度： mm。 對 UBM的要求－ 03 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 61 UBM 結(jié)構(gòu)示意圖 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 62 UBM 結(jié)構(gòu)－ 01 UBM 一般由三層薄膜組成 : 粘附以及擴(kuò)散阻擋層： 使用的典型金屬有： Cr 、 Ti、 Ti/W 、 Ni、 Al、 Cu、 Pd 和 Mo。確保鈍化層沒有針孔是很重要的， 否則就會在 UBM的過程中產(chǎn)生破壞 IC的隱患 . ? 和焊區(qū)金屬要有很好的歐姆接觸： 所以在沉積 UBM之前要通過濺射或者化學(xué)刻蝕的方法去除焊區(qū)表面的 Al氧化物。各向同性導(dǎo)電膠本身也可以作為凸點(diǎn)材料，此時應(yīng)避免使鋁表面的金屬化層接觸到粘性凸點(diǎn)，因為鋁很容易氧化，最終將形成不導(dǎo)電的連接。通常高分子樹脂為環(huán)氧樹脂，導(dǎo)電顆粒為銀。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是： ? 工藝簡單 ? 固化溫度低 ? 連接后無需清洗 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 47 各向異性導(dǎo)電膠 是膏狀或者薄膜狀的熱塑性環(huán)氧樹脂，加入了一定含量的金屬顆?；蚪饘偻扛驳母叻肿宇w粒。 芯片與基底之間的底部填充材料使連接抵抗熱疲勞的性能顯著提高，如果沒有底部填充，則熱疲勞將是倒裝芯片主要的可靠性問題。 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 43 可靠性 與一般的焊點(diǎn)連接一樣，熱壓倒裝芯片連接的可靠性也要受到基板與芯片的熱膨脹系數(shù) (CTE)失配的影響，此外焊點(diǎn)的高度、焊點(diǎn)之間的最大間距亦會對可靠性造成影響。超聲能量是通過一個可伸縮的探頭從芯片的背部施加到連接區(qū)。C 的連接溫度， 要有較高的平行對準(zhǔn)精度，為了防止半導(dǎo)體材料發(fā)生損傷，施加壓力時應(yīng)該保持一定的梯度。 可靠性 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 39 由于金的熔點(diǎn)溫度高，因此它對疲勞損傷的敏感程度遠(yuǎn)小于焊料。另外，基板必須保證較高的平整度，熱壓頭也要有較高的平行對準(zhǔn)精度。 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 33 釘頭金凸點(diǎn) SBB（ Stud Bond Bump） 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 34 釘頭金凸點(diǎn)制作 Gold wire Gold ball Coining (level) Wire breaking Ball bonding Gold stud Gold stud bump 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封裝中心 2023/1/13 Prof. Wu Fengshun, 35 Coining (level) Flat tail bump Raised cross bump Crossed slots bump Variation Stacked bump 釘頭金凸點(diǎn)制作 華中科技大學(xué)材料學(xué)院連接與電子封