倒装芯片技术(Flip Chip)是芯片以凸点阵列结构与基板直接安装互连的一种方法。将芯片采用引线键合的方式与基板互连时,芯片的面是朝上的,这通常认为是正装形式,而倒装芯片与正装形式相反,芯片的面朝下与基板上的焊区互连。倒装芯片技术的兴起是由于与其他的技术相比,在尺寸、外观、柔性、可靠性以及成本等方面有很大的优势。今天,倒装芯片广泛用于电子表、手机、计算机、磁盘、随身听、LCD以及大型机等各种电子产品上。图4-40所示为典型的倒装芯片封装结构示意图。
图4-40 倒装芯片封装结构示意图 Fig.4-40 Structure schematic of Flip-chip packaging
倒装芯片技术属于晶圆级的面阵列封装技术,晶片上的I/O是以面阵列的凸点形式实现的,其封装密度非常高。面阵列封装技术是继SMT技术后的又一次封装技术的革命。面阵列封装的应用使得当今高性能移动电子产品和个人电子产品的广泛普及成为现实。
倒装芯片技术具有以下技术特点:
1)小尺寸。小的IC引脚图形,只有扁平封装的5%,大大减小了封装高度和重量。
2)功能增强。使用倒装芯片能增加I/O的数量。面阵列使得在更小的空间里进行更多信号、功率以及电源等的互连。一般的倒装芯片上凸点的数量可达400个。(www.xing528.com)
3)性能增加。短的互连减小了电感、电阻以及电容,使得信号延迟减少、具有较好的高频率特性,晶片背面也有较好的散热通道。
4)提高了可靠性。大芯片的环氧树脂底部填充工艺确保了高可靠性。倒装芯片可减少2/3的互连引脚数。
5)提高了散热能力。倒装芯片没有塑封,芯片背面可进行有效的冷却。
6)低成本。在晶圆上批量化制备凸点,大大降低了生产成本。
7)倒装芯片技术与表面贴装技术相兼容,可同时完成贴装与焊接。
倒装芯片技术还存在一些有待解决的问题,例如:①裸芯片很难测试。②凸点芯片适应性有限。③随着间距的减小和引脚数的增多,对PCB技术的要求更高。④必须使用X射线检测设备检测不可见的焊点。⑤操作夹持裸晶片难度增大。⑥要求很高的组装精度。⑦使用底部填充要求一定的固化时间。⑧维修很困难或者不可能等等。
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