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倒装固晶芯片的原理与应用范围

 Flip chip又称倒装片,是在I/O pad上沉积锡铅球,然后将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷机板相结合此技术替换常规打线接合,逐渐成为未来的封装主流,当前主要应用于高时脉的CPU、GPU(GraphicProcessor Unit)及Chipset 等产品为主。与COB相比,该封装形式的芯片结构和I/O端(锡球)方向朝下,由于I/O引出端分布于整个芯片表面,故在封装密度和处理速度上Flip chip已达到顶峰,特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工,因此是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。 倒装片连接有三种主要类型C4(Controlled Collapse Chip Connection)、DCA(Direct chip attach)和FCAA(Flip Chip Adhesive Attachement)。

C4是类似超细间距BGA的一种形式与硅片连接的焊球阵列一般的间距为0.23、0.254mm。焊球直径为0.102、0.127mm。焊球组份为97Pb/3Sn。这些焊球在硅片上可以呈完全分布或部分分布。

  由于陶瓷可以承受较高的回流温度,因此陶瓷被用来作为C4连接的基材,通常是在陶瓷的表面上预先分布有镀Au或Sn的连接盘,然后进行C4形式的倒装片连接。C4连接的优点在于:

1)具有优良的电性能和热特性

2)在中等焊球间距的情况下,I/O数可以很高

3)不受焊盘尺寸的限制

4)可以适于批量生产

5)可大大减小尺寸和重量

DCA和C4类似是一种超细间距连接。DCA的硅片和C4连接中的硅片结构相同,两者之间的唯一区别在于基材的选择。DCA采用的基材是典型的印制材料。DCA的焊球组份是97Pb/Sn,连接焊接盘上的焊料是共晶焊料(37Pb/63Sn)。对于DCA由于间距仅为0.203、0.254mm共晶焊料漏印到连接焊盘上相当困难,所以取代焊膏漏印这种方式,在组装前给连接焊盘顶镀上铅锡焊料,焊盘上的焊料体积要求十分严格,通常要比其它超细间距元件所用的焊料多。在连接焊盘上0.051、0.102mm厚的焊料由于是预镀的,一般略呈圆顶状,必须要在贴片前整平,否则会影响焊球和焊盘的可靠对位。


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