改进带有欠填充的倒装芯片

Dr. Walter Brenner, Master Bond Inc.的技术总监，与AZoM谈论倒装芯片封装的未来和下填充配方和加工的进展。

典型的倒装芯片封装包括什么?

倒装芯片封装包括微小的焊料突起，允许更高的互连密度和更短的互连长度。这最终有助于获得更大的速度。在制造过程中，这些微小的焊料突起被放置在芯片的工作表面，芯片面朝下安装在基片上。这些倒装芯片提供了许多优于有线连接芯片的优点，包括节省成本和提高可靠性。

为什么环氧树脂首先被用于倒装芯片?

倒装芯片可以直接连接到电路板或放置到球栅阵列(BGA)或其他封装中。为了防止焊点损坏，包装和产品组装工程师开始使用环氧树脂填充芯片(通常是硅芯片)和基片之间的空隙。环氧树脂有助于提供机械支撑，防止潮湿，并减少焊点的压力。

早期的倒装芯片设计工程师面临哪些挑战?

由于其结构的力学，倒装芯片组件对温度漂移的影响比它们的线连接组件更敏感。在倒装芯片中，坚硬的焊点被牢固地夹在芯片和基板之间，不能自由弯曲。在热漂移期间，硅片的膨胀和收缩速度与衬底的不同。这就产生了应力，应力集中在焊点上。每种材料膨胀或收缩的程度取决于它的长度和热膨胀系数(CTE)，或者每一度温度变化的长度变化与初始长度的比值。(ppm / C)

在早期倒装芯片组件中，硅模具的CTE和衬底之间的差异引起了足够的应力，从而在热循环中导致焊料疲劳，主要是在最外层的焊料凸点互连处。

一种典型的下填充材料被用来帮助连接芯片和衬底有效地充当热机械桥。这分布了一些应力，特别是在一些热漂移期间，从而保持焊点的完整性。此外，基片的运动在一定程度上受到硅片运动的约束，大部分应力在基片内无破坏性地消散。

有哪些不同类型的填充物?

流动和非流动底填是两大类底填。流动不足填充通常用于倒装芯片应用。非流动底填料在附着过程之前进行分配，而流动底填料在附着后以固定体积分配。

下填充是如何提高倒装芯片的性能和可靠性的?

通过分布热诱导应力，低填充使得硅片可以直接连接到一些低成本的有机材料上，这些材料比陶瓷材料的CTE错配更大。亚博网站下载因此，低成本的倒装芯片封装技术，包括直接芯片连接(DCA)、晶圆级芯片规模封装(CSP)和塑料BGA组装被开发出来。这些技术为更高密度、更高性能和更实惠的半导体铺平了道路，并彻底改变了半导体行业。

在为倒装芯片组件提供机械支持的同时，还可以保护互连线和芯片的活性表面不受水分和其他环境因素的影响。通过机械桥接组件，底部填充防止互连裂纹，这通常是由于电路板弯曲在跌落测试。

为确保可靠性，底料需要具备哪些特性?

下填料的设计是尺寸稳定的，因此他们可以承受热冲击和机械冲击。这也将保持芯片和基板的对齐，从而将焊点上的压力降到最低。主债券系统提供卓越的尺寸稳定性为EP3RRLV．具有在低至230-250°F的温度下快速固化的特点，这种不混合配方提供了高机械强度性能，优越的导热性和精致的流动性能，在室温下具有无限的工作寿命。

在选择环氧树脂的过程中，有一件事要记住的是弹性模量的底料。它应该足够高，以确保芯片和基片之间良好的机械耦合。耦合基板的CTE值也应考虑在内。

普通环氧树脂的CTE值大约是焊料的三倍，所以配方者添加填料，如氧化铝或二氧化硅，以降低CTE。填料也增加了模量，增强了填充体的尺寸稳定性。根据填料的选择，以及填料的尺寸和添加量，产品的粘度可能略有增加。

二氧化硅和氧化铝都有助于提高尺寸稳定性。氧化铝以其导热性而闻名，导热性更好。相对少量的二氧化硅填料应该在不显著增加其粘度的情况下，极大地提高底料的尺寸稳定性，而大量的氧化铝需要有效的传热，以增加粘度为代价。

EP30有两种主Bond系统可用作底料和EP30AO。EP30AO充以氧化铝导热性能好，CTE指数比EP30低。这两种产品都具有良好的流动性能与EP30粘度较低的EP30LV-1比EP30和EP30AO粘度更低。

什么类型的失败可能会翻转芯片?

倒装芯片的主要失效类型是分层或开裂。在环境测试中，倒装芯片组件要经受高温、不同程度的热循环和湿度测试。如果湿气渗入下填料，在回流焊过程中施加的过多热量可能会产生足够的蒸汽压力，使接缝受力。如果产生的应力超过了底填充材料的粘合强度，底填充材料和模具之间或底填充材料和基材之间就可能发生分层。为了弥补这种可能性，在焊料加工过程中，采用了防湿配方，并具有足够的粘附强度，以克服可能在焊料中形成的高蒸气压。

为了在较宽的温度范围内保持其热机械性能，通常将填充剂配制成具有较高的玻璃过渡温度。底部填充材料的选择还包括使用一种材料，它可以承受测试期间的一些热循环。

半导体元件及其附着力的未来是什么?

在低填充配方和加工方面的持续进步，承诺为更快、更简单的组装和包装过程铺平道路，并提高产品质量。不断开发新产品和新工艺，以加快固化周期。

主键连续配方各种环氧树脂，可作为底料。根据具体要求，Master Bond也能够定制出合适的产品。

沃尔特·布伦纳医生的事

Walter Brenner博士曾担任Master Bond Inc.(位于新泽西州Hackensack的高性能粘合剂、密封剂、涂料、灌封和封装化合物和浸渍树脂的领先制造商)的技术总监超过35年。他曾就读于城市学院(City College)和布鲁克林理工学院(Brooklyn polytechnic Institute)，并在布鲁克林理工学院(Brooklyn polytechnic Institute)获得聚合物化学博士学位。他曾担任纽约大学(New York University)著名的化学工程教授，并曾担任多个美国政府机构的顾问。他撰写了三本技术书籍，拥有多项专利。布伦纳博士还被认为是第一个开发电子束辐射治疗的人。