倒装芯片球栅阵列工艺流程与技术

Flip-Chip BGA (FC-BGA)是指将芯片利用倒装(FC)技术焊接在线路基板上，并制成倒装芯片 BGA 封装形式。

目前，FC-BGA 都是在C4 的设计基础上，再进行封装与工艺技术的设计与研发的。

FC-BGA 的结构与外形如图所示

FC-BGA 是将芯片倒装在有机基板 上，在芯片输出端的电极上制作金属凸块，再将金属凸块焊接在有机基板上的。依据产品应用的不同，目前金属凸块分别有金属钉头、金凸块、锡凸块及铜桂凸块等。依据不同凸块的种类与应用：芯片输出端的凸块间距也会有所不同。

倒装（FC)工艺所需的金属凸块有很多种。目前比较流行的锡凸块 FC-BGA 封装关键工艺流程如图所示。

在FC-BGA 封装关键工艺流程中，圆片减薄、倒装芯片和底部填充是3个关键工序。

1.圆片减薄

凸块圆片减薄 ( Wafer Grinding with Bump） 就是根据产品应用及封装结构的要求，将圆片的厚度研磨到需要的厚度，如图所示。在倒装芯片的工艺中，圆片来料上已经完成了凸块的制作，因此圆片正面并不平整。由于圆片设有凸块的区域是空心结构，所以在研磨过程中，圆片会产生振动，容易造成圆片龟裂甚至破片，尤其是超薄园片的研磨更有风险。为了解决有凸块不平整的研磨问题，大部分的研磨会采用底部填充工艺技术，使圆片正面能够保持平整，从而保证研磨过程的稳定。目 前采用这种填充技术可将圆片厚度研磨至小于 200 μm。

2. 倒装芯片 ( Flip Chip)

这是一种高精度的表面贴装技术（SMT)，是将芯片翻转 180°形成芯片与锡凸块面朝下，并采用高精度坐标对准技术，将芯片锡凸块焊接在高密度线路基板上，如图所示。‍‍

在芯片倒装工艺中，比较常用的焊接方法是高温熱压板焊接法与高温回流焊接法。

高温热压板焊接法就是在芯片上方采用热板直接传导热量到锡球，使锡球与锡膏软化，再与基板进行焊接，待冷却后形成年固的倒装焊接，如图所示。

高温回流焊接法是将芯片放置在基板上，再将基板放置于高温回流炉中，利用封闭式高温回流炉进行问接加热，将热量传导到锡球上，使锡球与锡齊同时软化，待冷却后形成牢固的倒装焊接，如图所示。

在倒装芯片作业过程中，在各方应力相互拉扯下，基板很容易产生翘曲现象，这会造成焊接出;现偏移、冷焊、桥接短路等质量问题。

3.底部填充 ( Under Fill )

底部填充就是在芯片、锡凸块及基板了种材料之间填充底部填充料，以避免3种材料因膨账系数（CTE）不同而产生剪应力破坏。底部填充涉及流体力学、化学、热力学及应力学等知识，其关键因素是黏度、温度、流动长度与时间。常见的底部填充方法有毛细渗胶法 与异方性焊按法。目前比较常用的是毛细滲胶法，如图所示。依据芯片面积与填充空间的不同，毛细渗胶法又分为单针单侧滲胶法与双针双侧渗胶法。

审核编辑：刘清