發(fā)布時(shí)間:2020-05-15
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為了提高 FC 組件的封裝可靠性,必須進(jìn)行底填充。底填充可以有效的緩解芯片、基板和焊料三者之間的 CTE 不匹配,增強(qiáng)封裝體的熱性能,還可以保護(hù)焊料凸點(diǎn),提升封裝體的力學(xué)性能。底填充造成的性能提高為低成本有機(jī)基板封裝上的 FC 技術(shù)焊打開了大門,使 FC 技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛,例如可以應(yīng)用在個(gè)人電腦、筆記本電腦、智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備的處理器中。
大多數(shù)底填料是由低膨脹填充材料如熔融石英和液體預(yù)聚物如熱固性樹脂 ( 粘合劑) 組成的,均可固化為固體復(fù)合材料。一般,底填充工藝可被分為(晶圓鍵合機(jī))鍵合后底填充和鍵合前底填充兩大類。
3. 1 鍵合后底填充
(晶圓鍵合機(jī))鍵合后底填充是指在完成 FC 鍵合后,即 FC 芯片已經(jīng)在基板上并且焊點(diǎn)已經(jīng)通過回流焊或熱壓鍵合的方式進(jìn)行了鍵合后,再進(jìn)行底部填充。鍵合后底填充可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn),即毛細(xì)管底填充 ( Capillary Underfill,CUF) 和塑模底填充 ( Molded Underfill,MUF) ,如圖11 所示。
圖 11 鍵合前底填充工藝
Fig. 11 Process of pre-assembly underfill
CUF 是第一種進(jìn)行批量生產(chǎn)的底填充方法,其工藝流程如下: 清洗掉芯片完成鍵合后殘余的焊劑,在基板上 FC 芯片的一側(cè) ( 或兩側(cè)) 用針頭或噴嘴滴涂底填膠,再通過毛細(xì)作用使底填膠完全填滿芯片、焊點(diǎn)和基板之間的間隙,然后通過固化底填料將芯片和基板牢固地結(jié)合起來。CUF 只能進(jìn)行單個(gè)芯片的封裝,因此效率較低。
MUF 最早由 Cookson Electronics 公司于 2000 年提出。在MUF 工藝中,改性后的EMC 在填充芯片、焊點(diǎn)和基板之間的間隙的同時(shí),還可以直接進(jìn)行芯片的封裝,同芯片的封裝材料和底填充材料同時(shí)形成,這可以在一定程度上增加芯片的封裝效率。
鍵合后底填充的方法需要利用細(xì)縫的毛細(xì)管虹吸收作用將填料吸入并向芯片基板的中心流動(dòng),但是隨著凸點(diǎn)的尺寸及節(jié)距的減小,底填料在芯片和基板之間的流動(dòng)越來越困難,通常需要真空輔助,而且需要將底填料中的熔融石英填充材料控制在非常小的尺寸。因此,鍵合后底填充越來 越無法滿足細(xì)節(jié)距和極細(xì)節(jié)距芯片的使用要求[12]。
3. 2 鍵合前底填充
為了避免鍵合后底填充工藝的缺點(diǎn),鍵合前底填充工藝得到了廣泛研究。(晶圓鍵合機(jī))鍵合前底填充即在 FC 芯片與基板進(jìn)行鍵合前進(jìn)行底部填充。鍵合前底填充通過將無流動(dòng)底填料 ( No-Flow Underfill, NUF) 、絕緣膏 ( Nonconductive Paste,NCP) 或絕緣薄膜 ( Nonconductive Film,NCF) 涂覆在基板或芯片表面,如圖 12 所示,再將芯片與基板倒裝, (晶圓鍵合機(jī))采用熱壓鍵合的方法進(jìn)行鍵合[12]。
圖 12 鍵合后底填充工藝
Fig. 12 Process of post-assembly underfill
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