倒裝固晶芯片的原理與應(yīng)用范圍
Flip chip又稱倒裝片,是在I/O pad上沉積錫鉛球,然后將芯片翻轉(zhuǎn)加熱利用熔融的錫鉛球與陶瓷機(jī)板相結(jié)合此技術(shù)替換常規(guī)打線接合,逐漸成為未來的封裝主流,當(dāng)前主要應(yīng)用于高時(shí)脈的CPU、GPU(GraphicProcessor Unit)及Chipset 等產(chǎn)品為主。與COB相比,該封裝形式的芯片結(jié)構(gòu)和I/O端(錫球)方向朝下,由于I/O引出端分布于整個(gè)芯片表面,故在封裝密度和處理速度上Flip chip已達(dá)到頂峰,特別是它可以采用類似SMT技術(shù)的手段來加工,因此是芯片封裝技術(shù)及高密度安裝的最終方向。 倒裝片連接有三種主要類型C4(Controlled Collapse Chip Connection)、DCA(Direct chip attach)和FCAA(Flip Chip Adhesive Attachement)。
C4是類似超細(xì)間距BGA的一種形式與硅片連接的焊球陣列一般的間距為0.23、0.254mm。焊球直徑為0.102、0.127mm。焊球組份為97Pb/3Sn。這些焊球在硅片上可以呈完全分布或部分分布。
由于陶瓷可以承受較高的回流溫度,因此陶瓷被用來作為C4連接的基材,通常是在陶瓷的表面上預(yù)先分布有鍍Au或Sn的連接盤,然后進(jìn)行C4形式的倒裝片連接。C4連接的優(yōu)點(diǎn)在于:
1)具有優(yōu)良的電性能和熱特性
2)在中等焊球間距的情況下,I/O數(shù)可以很高
3)不受焊盤尺寸的限制
4)可以適于批量生產(chǎn)
5)可大大減小尺寸和重量
DCA和C4類似是一種超細(xì)間距連接。DCA的硅片和C4連接中的硅片結(jié)構(gòu)相同,兩者之間的唯一區(qū)別在于基材的選擇。DCA采用的基材是典型的印制材料。DCA的焊球組份是97Pb/Sn,連接焊接盤上的焊料是共晶焊料(37Pb/63Sn)。對(duì)于DCA由于間距僅為0.203、0.254mm共晶焊料漏印到連接焊盤上相當(dāng)困難,所以取代焊膏漏印這種方式,在組裝前給連接焊盤頂鍍上鉛錫焊料,焊盤上的焊料體積要求十分嚴(yán)格,通常要比其它超細(xì)間距元件所用的焊料多。在連接焊盤上0.051、0.102mm厚的焊料由于是預(yù)鍍的,一般略呈圓頂狀,必須要在貼片前整平,否則會(huì)影響焊球和焊盤的可靠對(duì)位。
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