這一篇繼續聊半導體加工工藝，越來越多的人在接觸半導體，也将有越來越多的人進入到這個行業，與這個行業打交道。

随着國家半導體行業的發展，從事制造業的人将或多或少進入到半導體行業，于是整理一些資料來聊一聊半導體加工工藝。

首先，如果大家手上有一顆芯片，要把這個芯片固定在電路闆或其他基闆上，實現芯片性能的正常輸出，可以采用的方法有哪些？

最常見的方法有三種：

第一種是通過引線連接，采用導電性好的金絲将芯片管腳與電路相連接，稱為wire bonding。

第二種是管腳貼合技術，将金絲轉換成銅箔，銅箔與芯片管腳的凸點貼合，稱為TAB。

第三種是倒裝技術，是将芯片上導電的凸點與電路闆上的凸點通過一定工藝連接起來，稱為Flip chip。

由于半導體越來越集成化，體積越來越小，性能越來越高，于是倒焊技術越來越廣泛的得到了應用。

這一篇，就來介紹一下芯片倒裝技術。

芯片倒裝的英文名稱叫Flip Chip，就是讓芯片的接觸點與基闆、載體、電路闆相連，在相連的過程中，由于芯片的凸點是朝下連接，因此稱為倒裝。

倒裝也是和普通元器件朝上放置相比較而言的，也稱為DCA（Direct chip attach）.

倒裝芯片的示意圖如下：

在典型的倒裝芯片封裝中, 芯片通過3到5個密耳(mil)厚的焊料凸點連接到芯片載體上，底部填充材料用來保護焊料凸點，上圖中芯片Chip和PCB闆通過倒裝技術連接在一起。

日常中常見到了電子元器件很多都采用了倒裝焊接技術，比如我們電腦中的内存條。

如果将内存條從截面剖開，芯片與電路闆便是采用的倒裝連接技術。

倒裝芯片主要通過四個步驟完成：

第一步：凸點底部金屬化 (UBM=under bump metallization)

凸點金屬化是為了将半導體中P-N結的性能引出，其中熱壓倒裝芯片連接最合适的凸點材料是金，凸點可以通過傳統的電解鍍金方法生成，或者采用釘頭凸點方法，後者就是引線鍵合技術中常用的凸點形成工藝。

UBM的沉積方法主要有：

濺射：用濺射的方法一層一層地在矽片上沉積薄膜，然後通過照相平版技術形成UBM圖樣，然後刻蝕掉不是圖樣的部分。

蒸鍍：利用掩模，通過蒸鍍的方法在矽片上一層一層地沉積。這種選擇性的沉積用的掩模可用于對應的凸點的形成之中。

化學鍍:采用化學鍍的方法在Al焊盤上選擇性地鍍Ni。常常用鋅酸鹽工藝對Al表面進行處理。無需真空及圖樣刻蝕設備，低成本。

這部分是形成凸點，可以看做給P-N結做電極，類似于給電池加工一個輸出端。

常見的6種形成凸點形成辦法:

1. 蒸鍍焊料凸點,
2. 電鍍焊料凸點,
3. 印刷焊料凸點,
4. 釘頭焊料凸點
5. 放球凸點
6. 焊料轉移凸點

以典型的電鍍焊料凸點來看，其加工示意圖如下：

完成後的凸點在掃描電子顯微鏡下觀察，微觀形态是一個體型均勻的金屬球。

下圖是凸點形成前後的對比，回流加熱前為圓柱體，加熱後金屬材料融化，形成球形融化電極。

第三步：将已經凸點的晶片組裝到基闆／闆卡上

在熱壓連接工藝中，芯片的凸點是通過加熱、加壓的方法連接到基闆的焊盤上。該工藝要求芯片或者基闆上的凸點為金凸點，同時還要有一個可與凸點連接的表面，如金或鋁。對于金凸點，一般連接溫度在300℃左右，這樣才能使材料充分軟化，同時促進連接過程中的擴散作用。

第四步：使用非導電材料填充芯片底部孔隙

填充時，将倒裝芯片與基闆加熱到70至75℃，利用裝有填料的L形注射器，沿着芯片的邊緣雙向注射填料。由于縫隙的毛細管的虹吸作用，填料被吸入，并向中心流動。芯片邊緣有阻擋物，以防止流出。有的使用基闆傾斜的方法以利于流動。

填充完畢後，在烘箱中分段升溫，達到130 ℃左右的固化溫度後，保持3到4小時即可達完全固化。

下面是填膠示意圖：

填膠完成後的芯片和基闆穩定的結合在一起，完成後的示意圖：

經過以上的四步工序，完成了芯片與基體的倒裝連接，雖然介紹起來并不複雜，但要完整完成這幾部工序依然是件系統的工程！

關于芯片倒裝技術先介紹這麼多吧，下次再聊！

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