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键合原理与UBM技术优化解析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:UBM上面薄的金层,主要是为了防止金属铜的氧化。由于C4技术工艺复杂、设备昂贵,所以长期以来,其应用都局限在一些高性能、高要求、高成本的场合。当然,FCB也有不足之处,如芯片面朝下安装互连对工艺操作带来了一定的难度,焊点不能直观检查。同时由于互连材料间热膨胀系数所导致的热应力问题目前也未能解决。但随着应用的日益广泛,工艺技术和可靠性研究的不断深入,FCB存在的问题正逐一得到解决。

键合原理与UBM技术优化解析

倒装焊(FCB)是芯片面朝下,芯片焊区与基板焊区直接互连的一种方法。不同于金线键合(WB)和TAB的互连技术,倒装芯片键合技术省略互连线,因而其互连电容与互连电感均比WB和TAB小很多,从而更有利于高频高速的电子产品的应用。同时,其芯片安装互连占的基板面积小,相比以上两种键合方法,提高了芯片安装的密度,更适于高I/O的大规模集成电路(Large Scale Integrated Circuit,LSIC)、超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated Circuit,VLSIC)和专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)芯片使用。FCB技术芯片的安装、互连是同时完成的,这就大大简化了安装的互连工艺,快速、省时,适于使用现代化的SMT进行工业化大批量生产。

C4技术通过一定的工艺将UBM(Under Bump Metallurgy)沉积在芯片的铝焊盘上。UBM一般有三层,分别为铬/铬-铜(50%/50%)/铜,该结构可以保证凸缘于铝焊盘的粘贴性并防止金属间的互扩散。UBM上面薄的金层,主要是为了防止金属铜的氧化。凸点的成分为锡-铅钎料合金,可以根据需求来选择不同的合金成分。由于C4技术工艺复杂、设备昂贵,所以长期以来,其应用都局限在一些高性能、高要求、高成本的场合。同时由于无铅化呼声的不断增加,其应用也会受到一定的限制。因此,对其进一步改进,采用了电镀铜层和钎料层的方法,大大降低了成本,使得倒装焊技术的应用,有了较大的发展。这种技术即是在芯片连接的地方制作出突起的焊点,在后期操作中直接将芯片的焊点与基板的焊区形成连接。(www.xing528.com)

当然,FCB也有不足之处,如芯片面朝下安装互连对工艺操作带来了一定的难度,焊点不能直观检查(只能使用红外线和X射线检查)。另外,芯片焊区上一般要制作凸点,增加了芯片的制作工艺流程和成本。同时由于互连材料间热膨胀系数所导致的热应力问题目前也未能解决。但随着应用的日益广泛,工艺技术和可靠性研究的不断深入,FCB存在的问题正逐一得到解决。

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