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選擇最佳的凸塊製程

上網時間: 2006年05月26日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:覆晶晶片  無鉛  SATS  flip-chip  lead-free 

由於市場受到對增強的封裝性能和更小外形尺寸、成長的基礎設備,以及新型基板技術和組裝製程發展等需求的推動,因此覆晶晶片(FC)封裝市場近年來一直在迅速發展。

鑒於FC封裝具有出色的性能和可靠性、較小的佔位面積而且符合無鉛規範,半導體組裝和測試服務(SATS)供應商Advanced Interconnect Technology (AIT)已經與Advanpack Solutions簽署了一份授權協議,開始將該技術用在AIT基於接腳框架的封裝上,特別是四側無接腳扁平(QFN)封裝。

但是在FC投入使用之前,仍存在幾個必須解決的問題。

其中一個問題是採用標準焊料凸塊(solder bump)接腳的Alpha粒子輻射可能引起嵌入式記憶體的‘軟’錯誤。為了避免Alpha粒子引起的破壞,接腳之間要保持一定距離。這裡,銅柱塊凸接合技術(CPB)因其銅離板高度和無鉛焊接頭而具有一定優勢。

提高可靠性

此外,超越傳統焊接的CPB製程增大了銅的使用力度,因而使可靠性和性能均得到提高。銅柱凸塊的大離板高度使凸塊之間的底部填充材料便於流動,防止出現空洞。

像QFN這樣的FC封裝,可以容納大量的I/O焊盤,因為CPB製程具有很細的間距。在間距可以低到80微米的情況下,設計工程師能夠在傳統的周長陣列和先進的全組裝陣列QFN封裝上增加更多數量的I/O焊盤。封裝設計層面靈活性的提高,允許縮小整個封裝的佔位面積,這對於滿足下一代應用需求來說至關重要。

對於RF和功率元件的應用而言,CPB具有較標準焊料凸塊或線接合封裝更好的電熱性能。CPB電阻係數和熱性能分別比標準封裝提高了9倍和8倍。MOSFET元件的Rds(on)因此也可以降低40%(改進高達40%)。

CPB的獨特形狀可在不同的元件應用中得以實現,如具有優異熱電性能的條型結構和用於法拉第屏蔽的矩形結構。其它的定製形狀則可以取決於不同的應用。

CPB是完全無鉛的,採用的是純錫焊接頭。隨著歐洲和亞洲開始執行無鉛法規,強制執行那些滿足嚴格要求的封裝製程(包括凸塊材料)看來勢在必行。

對於晶片設計工程師來說,至關重要的是與其SATS供應商共同考察必須提供何種凸塊製程,並確定該凸塊製程是否提供滿足各自設計要求的合適性能以及可靠性。

當設計工程師考慮利用CPB從線接合封裝向FC封裝轉移時,應牢記以下關鍵特性:

* 依靠一種重新分佈方法、小外形應用以及更佳的熱電性能,CPB適用於針對線接合的典型焊盤版圖。

* CPB可以用一個凸塊或針對大離板高度應用的較細間距,來替代多線接合連接。

可選性和靈活性對凸塊技術而言仍然是關鍵因素。在進行任何折衷前,都要仔細考慮包括環境、材料設置、性能、基礎設備和價格在內的所有因素。

作者: Jean Ramos

E-mail: jramos@aitemail.com

技術開發總監

Advanced Interconnect Technology




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