江蘇
在芯片封裝領域，引線鍵合工藝技術成熟、成本低，但隨著芯片性能不斷提升，它的缺點也逐漸凸顯：比如引線越長，電感就越大，這會影響高速信號的傳輸；多根引線緊密排列時，信號會互相干擾；引線的載流能力有限，一根25μm粗的引線只能通過約0.1~0.2A的電流，而某些高性能芯片的功耗已超過100A，需要數百根引線并聯才能滿足；然而，隨著引腳數量增加，焊盤間距越來越小，目前已接近20~25μm的物理極限...為解決這些問題，創(chuàng)新的封裝技術應運而生，本文科準測控小編就為您介紹倒裝芯片這一技術的原理，工藝流程與質量驗證方法。
圖片源自網絡
一、什么是倒裝芯片？
倒裝芯片技術，就是把芯片有電路的那一面朝下，通過分布在芯片表面的微小凸點，實現和基板連接。這項技術最早由IBM在20世紀60年代發(fā)明，當時叫C4（可控塌陷芯片連接）。最初用于大型計算機的陶瓷基板封裝，后來逐漸擴展到消費電子領域。
二、倒裝芯片的幾種常見形式
1、焊球倒裝（C4）
這是最經典的倒裝芯片形式。凸點的材料是焊料（錫基合金），通過回流焊工藝與基板連接。
這種倒裝形式電感極低（約0.05~0.1nH），比引線鍵合低一個數量級；可以做成面陣列——焊球布滿整個芯片底面，而不僅僅是四周，大幅提高引腳密度；熱量可以通過焊球傳到基板，有助于散熱。
2、球凸點/柱凸點倒裝
這種方式不是用焊料，而是用金或銅做成凸點。可以利用現有的引線鍵合設備（球形鍵合機）來制作凸點，不需要重新設計芯片的焊盤布局。適合需要快速量產、不想重新設計芯片的項目。
3、導電聚合物倒裝
用導電膠代替焊料，工藝溫度更低，適合對熱敏感的器件。但導電聚合物的導電性和可靠性不如金屬凸點，目前應用相對較少。
倒裝芯片的技術優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
優(yōu)勢：
挑戰(zhàn)：
熱膨脹匹配問題：硅芯片和有機基板的熱膨脹系數不同，溫度變化時會產生應力，可能導致焊球開裂。解決方法是灌入底部填充膠，把芯片和基板之間的縫隙填滿，膠固化后可以緩沖應力。
散熱限制：雖然凸點可以傳熱，但對于極高功率的芯片（如CPU、GPU），主要熱量仍需從芯片背面散出，這需要額外的散熱片和導熱材料，增加成本。
需要重新設計芯片：真正的面陣列倒裝芯片需要把焊盤從四周重新排布到整個芯片表面，這涉及芯片設計改動，成本較高。不過，隨著移動設備對小型化的需求日益迫切，越來越多的芯片已經原生采用面陣列設計。
四、如何驗證倒裝芯片的互連可靠性？
在倒裝芯片工藝中，最關鍵的質量問題就是：凸點與焊盤之間的連接是否牢固？封測廠通常需要使用專業(yè)的推拉力測試設備對倒裝芯片進行破壞性的機械強度測試。包括：
1、凸點剪切測試
原理：在凸點側面施加一個水平推力，把凸點從焊盤上“推掉”，記錄需要多大的力。
意義：這個力值反映了凸點與焊盤之間的結合強度。力值過低，說明植球工藝有問題（如溫度不足、焊盤污染等）；力值過高且斷裂發(fā)生在凸點內部，說明焊盤界面結合良好。
2、芯片推力測試
原理：對于已經灌入底部填充膠的倒裝芯片，用推刀水平推動芯片側面，把芯片從基板上“推掉”，記錄最大推力。
意義：這個測試驗證的是底部填充膠的粘附強度。如果推力不足，說明膠水固化不良或界面存在污染，產品在溫度循環(huán)中容易出現分層失效。
3、拉拔測試
原理：垂直向上拉拔凸點或芯片，測量拉脫力。
意義：多用于失效模式分析。當剪切測試出現異常時，可以通過拉拔測試觀察斷裂面位置，判斷是凸點內部斷裂、界面分離還是焊盤剝離。
以上就是科準測控小編關于倒裝芯片技術的介紹，希望對您有所幫助。如果您對倒裝芯片的工藝細節(jié)或推拉力測試方法有任何疑問，歡迎關注我們并私信留言，我們將為您提供專業(yè)的技術解答。
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發(fā)布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
