浅谈倒装芯片封装工艺

倒装芯片工艺是指通过在芯片的I/0 焊盘上直接沉积，或者通过 RDL 布线后沉积凸块（包括锡铅球、无铅锡球、铜桂凸点及金凸点等)，然后将芯片翻转，进行加热，使熔融的焊料与基板或框架相结合，将芯片的 I/0 扇出成所需求的封装过程。倒装芯片封装产品示意图如图所示。

倒装芯片技术于 20 世纪 60年代由 IBM 率先研发出来，20 世纪90 年代后期形成规模化量产，主要应用于高端领域产品（如 CPU、GPU 等）。随着铜柱凸点技术的出现，结合消费类智能电子产品 （如手机、可穿戴产品等）的快速发展及产品性能的需求，越来越多的产品从传统的引线键合封装转向了倒装芯片封装。

与传统的引线键合工艺相比，倒装芯片封装工艺具有如下优点。

（1）VO 密度高。

(2） 由于采用了凸点结构，互连长度大大缩短，互连线电阻、电感更小，封装的电性能得到极大的改善

（3） 芯片中产生的热量可通过焊料凸点直接传输到封装衬底上，因此芯片温度会降低。

倒装芯片包括许多不同的工艺方法。目前，业界倒装芯片的凸点技术主要有金凸点、锡凸点及铜柱凸点，对应的焊接工艺主要为超声波热压焊、回流焊及热压焊。由于技术的发展和产品的不同，底部填充工艺主要分为毛细底部填充、塑封底部填充、非导电型胶水（NCP）或胶膜 （NCF）底部填充。图所示为凸点示意图。

随着圆片 CMOS 工艺不断向 16nm、10nm、7nm 等高密度方向发展，对芯片V0的密度和性能要求越来越高，这都需要产品采用倒装工艺来满足芯片的需求。倒装芯片对高密度微凸点技术、小节距倒装芯片键合技术及底部填充技术等方面的封装工艺及可靠性的要求也越来越高。每种工艺方法都有不同之处，且应用范围也有所不同。例如，就电路板或基板类型的选择而言，无论它是有机材料、陶瓷材料还是柔性材料，都决定着组装材料（包括凸点类型、焊剂底部填充材料等）的选择，而且在一定程度上还决定着所需设备的选择。因此，未来倒装芯片的封装需要结合产品应用、芯片设计、封装设计、封装材料、封装设备及封装工艺来共同选择工艺组合，以找到最优的封装方案。

如今，倒装芯片技术已广泛应用于消费类电子领域，未来在物联网、汽车电子、大数据等方面的应用也会更广泛，倒装芯片封装被认为是推进低成本高密度便携式电子设备制造所必需的一项工艺。

审核编辑：汤梓红