一文读懂Flip chip倒装芯片技术
作者: 来源: 日期:2024/1/25 15:03:41 人气:1798


半导体行业,,总绕不开几种封装工艺,,,那就是芯片粘接、、、引线键合、、、倒装连接技术。。。。尤其以引线键合(Wire Bonding)及倒装连接(Flip Chip Bonding)较为常见。。。


1半导体封装技术简


倒装芯片(Flip chip)技术是通过芯片上的凸点(bump)直接将元器件朝下互连到基板(substrate)、、、载体或者电路板上。。这种封装技术具有较高的信号密度、、较小的体积、、高速传输和良好的热传导性能,,,因此在半导体行业得到了广泛应用。。。。


倒装芯片技术起源于IBM,,IBM公司在1960年研制开发出在芯片上制作凸点的倒装芯片焊接工艺。。。后来制作PbSn凸点,,使用可控塌焊连接(Controlled collapse Component Connection, 简称C4技术)。。C4芯片具有优良的电学、、、热学性能,,封装疲劳寿命至少提高10倍以上。。

2倒装芯片的发展历程


伴随半导体芯片体积的逐渐减小,,,对芯片封装技术要求越来越高,,,,封装技术向着晶圆及封装发展。。。

在对传统芯片进行封装时,,通常是将晶圆进行切割成Die,,,再对每一个Die进行封装,,,在新的半导体封装中,,将封装工艺与半导体工艺进行融合,,,,在晶圆上对芯片进行统一封装,,,,再切割形成可靠性更高的独立芯片。。。。




倒装芯片的应用

倒装芯片元件主要用于半导体设备,,,,有些元件,,,如无源滤波器,,,,探测天线,,,存储器装备也开始使用倒装芯片技术,,,,由于芯片直接通过凸点直接连接基板和载体上。。因此,,更确切的说,,倒装芯片也叫DCA(Direct Chip Attach),,,,下图中CPU及内存条等电子产品是常见的应用倒装芯片技术的器件。。


下图是内存条中存储芯片通过倒装技术与线路板连接,,,芯片与电路板中间通过填充胶固定。。





3倒装芯片技术的优点与缺点
倒装连接技术优点:
01小尺寸

小的IC引脚图形 (只有扁平封装的5%)减小了高度和重量。。。


02功能增强

使用倒装芯片能增加I/O的数量。。。I/O不像导线键合处于芯片四周而受到数量的限制。。面阵列可以在更小的空间里进行更多信号、、功率以及电源等互连。。。一般的倒装芯片焊盘可达400个。。。


03性能增加
短的互连距离减小了电感、、、电阻以及电容,,,保证了信号延迟减少、、、、较好的高频率、、以及从晶片背面较好的热通道。。。

04提高了可靠性
大芯片的环氧填充确保了高可靠性。。倒装芯片可减少三分之二的互连引脚数。。。
05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。。。。
倒装连接技术缺点:
(a)裸芯片很难测试;
(b)凸点芯片适应性有限
(c)随着间距地减小和引脚数的增多导致PCB技术面临挑战;
(d)必须使用X射线检测设备检测不可见的焊点;
(e)和SMT工艺相容性较差;
(f)操作夹持裸晶片比较困难;
(g)要求很高的组装精度;
(h)目前使用底部填充要求一定的固化时间;
(i)有些基板可靠性较低
(j)维修很困难或者不可能。。。。


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