第四讲微系统封装技术-倒装焊技术课件.ppt

第一轮粗糙的表面 导致不均匀、粗糙的镀镍结果 第二轮镀锌 锌酸盐处理步骤 镀镍 其它铝焊盘处理技术 凸点技术 焊料凸点方法 1、蒸镀凸点 Evaporation through mask C4) Process steps Mask alignment Sequential evaporation of Thin UBM layer: Cr/Cr-Cu/Cu/Au Ball: Pb/Sn Reflow into spheres Characteristics Proprietary of IBM Need for a metallic mask Pitch 200 μm Bump height 100 - 125 μm Expensive 蒸镀凸点步骤示意图 步骤 电镀凸点横截面示意图 电镀凸点步骤示意图 步骤 电镀凸点 3、焊膏印刷凸点 焊膏印刷凸点横截面示意图 焊膏印刷凸点的步骤示意图 步骤 焊料印刷凸点形貌 4、钉头焊料凸点 钉头凸点形貌 钉头焊料凸点步骤示意图 钉头凸点 5、放球法凸点 放球法设备 6、焊料转送 焊料转送简介 焊料传送步骤示意图 可靠性 热疲劳 疲劳寿命 底部填充 底部填充的作用 填充材料的要求 填充材料的要求 填充方式 常用的填充方法 填充方式 非流动填充01（No－flow Underfill） 非流动填充02 非流动填充03 填充过程的关键因素 不同的倒装芯片连接方法 倒装芯片工艺——通过焊料焊接 倒装芯片工艺——通过热压焊接 热压与热声倒装芯片示意图 工艺参数曲线 倒装芯片工艺——通过热声焊接 热声倒装芯片连接的优点 倒装芯片工艺——通过导电胶连接 各向同性、各向异性导电胶 ICA 和ACA 电和热性能 柔性凸点的制作工艺 形成柔性凸点芯子的聚合物要求有高的玻璃转化温度、高的屈服强度和大的拉伸强度。 1.制作聚合物凸点芯子：IC园片或基板-涂布聚合物-刻蚀聚合物-去除大面积聚合物-柔性凸点芯子形成。 2.柔性凸点金属化：化学镀、蒸发（或溅射）或电镀法。 主要指焊点的热疲劳可靠性。另一个失效就是腐蚀以及原子迁移导致短路或断路。 热疲劳主要依赖焊料性能、芯片与基板的热膨胀系数。以及焊点高度、焊点到结构中心的距离、使用温度范围等。底部填充材料可能显著影响焊点的热疲劳可靠性。不同材料的热疲劳性能比较见下表。铟基焊料热疲劳性能好，但是在高湿度下可靠性很差。 当不使用底部填充时，热疲劳是焊点可靠性的主要问题。适当地底部填充材料部分阻挡了焊点的热变形，于是疲劳破坏与焊点至结构的中点的距离的关系就不大。 其他条件相同条件下不同材料的热疲劳寿命比较 底部填充材料吸收了一定的应力，在某些情况下会将其本身的变形转嫁给芯片，于是芯片中的应力过大而导致开裂。应力的水平取决于基板材料以及硅晶片的表面质量。焊点随温度的循环的疲劳寿命可以使用有限元分析、经验模型以及计算机软件进行模拟。对于苛刻的使用要求，建议采用加速测试。 Si的CET：2.8ppm/ oC、FR4的为15.8 ppm/ oC，在功率循环与热循环工作中，CET失配导致焊点热应力，而发生疲劳失效。 底部填充材料将集中的应力分散到芯片的塑封材料中去。 还可阻止焊料蠕变，并增加倒装芯片连接的强度与刚度。 保护芯片免受环境的影响（湿气、离子污染等） 使得芯片耐受机械振动与冲击。 不适宜使用一般用于包封芯片的环氧树脂，因为这类环氧树脂及其添加料的? 放射高，粘滞性高，填料粒子尺寸大于倒装芯片与基板间的间隙。则填料的要复合以下要求： 无挥发性。否则会导致芯片底部产生间隙。 尽可能减小应力失配。填料与凸点连接处的Z方向CTE要匹配。 固化温度要低。防止PCB热变形。 较高的玻璃转化温度。以保证耐热循环冲击的可靠性。 填料粒子尺寸要小。 在填充温度下流动性要好。 具有较高的弹性模量以及弯曲强度。使得互连应力小。 高温高湿下，绝缘电阻要高。即要求杂质离子（Cl－，Na＋、K＋）等数量要低。 对于存储器等敏感元件，填料低的? 放射至关重要。 1、芯片焊接后填充 环氧物质中掺有陶瓷填料以提高导热率并改善CET。 需要一个阻挡装置，以防止填充材料到处溢流。 2、芯片焊接前填充： 非流动填充，由乔治亚理工大学C.P.Wong等人首先提出。 填充材料发挥焊剂与填充功能，焊接、填充与固化一步完成。 填充时，将倒装芯片与基板加热到70至75oC，利用装有填料的L形注射器，沿着芯片的边缘双向注射填料。由于缝隙的毛细管的虹吸作用，填料被吸入，并向中心流动。芯片边缘有阻挡物，以防止流出。有的使用基板倾斜的方法以利于流动。 填充完毕后，在烘箱中分段升温，达到130 oC左右的固化温度后，保持3到4小时即可达完全固化。 ????????????????????????