倒裝芯片向主流制造工藝推進(jìn)

1、倒裝芯片：向主流制造工藝推進(jìn)倒裝芯片：向主流制造工藝推進(jìn)全球最大文檔庫!–豆丁20031221Dr.ScottJoslinJamesLanceDanielYeaple點擊:718倒裝芯片：向主流制造工藝推進(jìn)倒裝芯片：向主流制造工藝推進(jìn)對較小外形和較多功能的低成本電子設(shè)備的需求繼續(xù)在增長。這些快速變化的市場挑戰(zhàn)著電子制造商，降低制造成本以保證可接受的利潤率。倒裝芯片裝配(flipchipassembly)被認(rèn)為是推進(jìn)低成本、高密度便攜式電

2、子設(shè)備的制造所必須的一項技術(shù)。在低成本應(yīng)用中，倒裝芯片的成功是因為它可達(dá)到相對于傳統(tǒng)表面貼裝元件包裝更大的成本效益。例如，一款新的尋呼機利用了倒裝芯片技術(shù)將微控制器裝配于PCB，因為倒裝芯片使用較少的電路板空間，比傳統(tǒng)的塑料球柵陣列(PBGAplasticballgridarray)成本較低。材料材料集成電路集成電路(Integradedcircuit)在這款尋呼機中的集成電路(ICintegratedcircuit)是一個5x5.6m

3、m的微控制器，要求100個輸入輸出(IO)連接于PCB。將四周IO重新分配為2.5排減少點數(shù)(depopulated)的球柵陣列形式來接納PCB的線空格以及通路孔焊盤的限制。錫球(bump)布局與間距如圖一所示。使用了電鍍共晶錫鉛錫球，因為與其它的替代者比較，它的成本低得多。錫球的直徑大約為125m，球下金屬(UBMunderbumpmetalization)為一個顧客要求的45m的銅柱，如圖二。印刷電路板印刷電路板(PCBprinte

4、dcircuitboard)成本因素決定這款尋呼機的PCB的布局。PCB是標(biāo)準(zhǔn)的FR4，四個金屬層和一個無電鍍鎳金表面涂層。由于增加材料成本和有限的可獲得性，所以沒有使用高密度互連(HDIhighdensityinterconnect)技術(shù)。無電鍍鎳金表面涂層滿足所有產(chǎn)品的要求。現(xiàn)場可靠性問題排除了選擇有機可焊性保護(hù)層(OSPganicsolderabilitypreservative)，選擇性鎳金的成本增加也沒有吸引性。最低成本的PC

5、B供應(yīng)商的工藝能力限制板的密度為100m線空和0.5mm的通路孔焊盤。因此，所有通路孔(via)都是通孔(throughhole)型，避免盲孔(blindvia)的成本增加。這些限制和阻焊層公差決定IC的分布形式、錫球尺寸和裝配間距，并定義芯片貼放要求。片貼裝(dieplacement)、回流(reflow)、底部充膠(underfill)和固化(cure)。上助焊劑上助焊劑(fluxing)上助焊劑(fluxing)是倒裝芯片工藝的第

6、一步，其重要性經(jīng)常被低估了。在形成連接之前，助焊劑將芯片保持在位置上，減少氧化和加速共晶焊錫球的回流。本應(yīng)用中使用的免洗助焊劑具有高粘著性(tack)、低粘度(viscosity)、長蒸發(fā)時間、最低回流焊后殘留物、低毒性和最小氣味。在錫球回流之前芯片的移動是一個關(guān)注，因為200m的裝配間距幾乎不允許有對位錯誤。造成未對準(zhǔn)或相對移位芯片的原因可能不同，但包括：?PCB彎曲變形(warpedPCB)：當(dāng)芯片(die)貼放到電路板表面時，彎曲

7、的板可能會柔曲。已經(jīng)貼裝在板上的芯片，在剩下的芯片貼裝時，要經(jīng)受電路板的類似于崩床的運動。?板的傳送：在芯片(die)貼裝之后，裝配傳送到回流焊爐必須流暢。傳送帶對不準(zhǔn)或貼裝單元的升起定位機構(gòu)或傳送帶的突然加速都可能造成芯片移位。?爐的情況：爐內(nèi)高速氣流將吹動芯片偏移定位。具有高粘著性和低蒸發(fā)速率的助焊劑系統(tǒng)將減少這些材料處理的缺陷和提高更快的生產(chǎn)線速度。如果助焊劑在芯片貼裝或回流之前蒸發(fā)，那么IC更可能移位。慢的蒸發(fā)保持最多的助焊劑，

8、在回流爐的升溫和保溫區(qū)期間，把芯片固定在位。理想的，助焊劑不應(yīng)該蒸發(fā)太多，直到元件達(dá)到回流溫度曲線的液化區(qū)域?？焖俑稍锏拇蓟竸┛赡芤笮酒N裝之前分階段處理。為了充分利用貼裝單元，上助焊劑是使用一臺專用的滴膠機在芯片貼裝之前完成的。沒有采用諸如壓印(stamping)、浸(dipping)或刷(brushing)等接觸式方法，由于產(chǎn)品專門的定位裝置和對污染的關(guān)注。量的控制是助焊劑滴涂的最重要方面。要求最少的量是百分之百的覆蓋錫球座滑

9、道(siterunner)。不完全覆蓋將造成電氣開路和裝配的報廢。增加的量超過了百分之百的要求將改善粘著性能，但可能反過來影響產(chǎn)品的可靠性。過多的助焊劑可能造成回流焊后的殘留物和不希望的區(qū)域侵蝕。有機殘留物對底部充膠是有害的，降低系統(tǒng)的現(xiàn)場可靠性。助焊劑遷移或流動超出芯片座可能引起焊錫球(solderball)、元件豎立(tombstoning)和PCB的離子污染(ioniccontamination)。對每個產(chǎn)品的最后量的規(guī)定必須平衡

10、百分之百覆蓋要求、最大粘著性能、最少助焊劑殘留物和元件偏移控制。上助焊劑不要求很高的放置精度。使用兩個全局基準(zhǔn)點作板的定位，可得到很高的可信水平。對每個貼片座的局部基準(zhǔn)點是沒有必要的，它會降低設(shè)備周期。設(shè)備購買時不能沒有視覺系統(tǒng)，但多數(shù)便利設(shè)施可以省去快速簡便的產(chǎn)品編程和設(shè)定確認(rèn)等。芯片貼裝芯片貼裝(dieplacement)芯片貼裝容易實施，因為設(shè)備對工廠人員都很熟悉。設(shè)備具有C4倒裝芯片貼裝頭，只用于IC的貼裝。貼裝頭有四個貼裝轉(zhuǎn)軸