一种基于倒装芯片的超宽带BGA封装差分传输结构

随着高速数字电路和射频微波电路对时钟频率和带宽的要求越来越高,差分传输结构因其优良的噪声抑制和抗干扰性能而受到越来越多的重视。提出了一种基于倒装芯片的超宽带球栅阵列(BGA)封装差分传输结构。整体传输结构包括采用陶瓷材料制作的倒装芯片用基板、BGA封装焊球和印制电路板(PCB)。主要分析了差分垂直传输结构的尺寸参数对阻抗和截止频率的影响,并利用阶梯过孔减小阻抗不连续性。整体结构的传输性能通过矢量网络分析仪测试的散射参数来表征。测试与仿真结果具有较好的一致性,在DC~60 GHz频段,差分传输结构的回波损耗≤-15 dB,插入损耗优于-1 dB,为超宽带倒装芯片的封装设计提供参考。

倒装芯片凸块制备工艺

倒装芯片是先进封装中的主流技术之一,而凸块制备工艺又是倒装芯片关键技术之一,随着消费类电子产品朝着轻薄短小的趋势发展、芯片集成度越来越高、引脚数越来越密集,凸块制备工艺也在随之发展。凸块制备工艺包括UBM、蒸发、C4NP、模板印刷和电镀工艺。随着芯片尺寸的减小,焊球凸块逐步向铜柱凸块发展。同时还要应对细间距铜柱带来的共面性问题、应力问题和金属间化合物生长等可靠性问题。

不同因素对倒装芯片球栅格阵列多阶盲孔可靠性的影响

[目的]倒装芯片球栅格阵列(FC-BGA)产品广泛应用于电脑、服务器等的中央处理器(CPU)或图形处理器(GPU),其可靠性非常重要。[方法]以多阶FC-BGA产品为载体,设计专用的通盲孔孔链科邦(简称R-shift科邦),以R-shift科邦在冷热冲击测试(thermal stress test,简称TST)不同周期后的电阻变化率和截面形貌为指标来探究不同因素对多阶盲孔可靠性的影响,结合热应力和热应变仿真分析来探讨多阶盲孔的失效机制。[结果]ABF材料、盲孔叠孔数量及盲孔孔径是影响FC-BGA产品可靠性的关键因素。电镀通孔(PTH)的孔壁粗糙度和层压前处理微蚀量对FC-BGA产品可靠性的影响不大。不同叠层在冷热冲击过程中所受的热应力和热应变不同,盲孔叠孔中心受到的热应力和热应变最大,孔底最容易发生开裂,导致FC-BGA产品失效。[结论]本文的研究结果对FC-BGA产品的设计和加工管控具有一定的指导意义。

倒装芯片焊点缺陷无损检测技术

倒装芯片技术因其高封装密度和高可靠性等优势,已成为微电子封装的主要发展方向。然而,随着倒装芯片焊点尺寸和间距迅速减小,焊点往往容易出现裂纹、空洞、缺球等微缺陷,严重影响芯片性能并导致芯片失效。因此,对倒装芯片进行缺陷检测以提高电子封装的可靠性至关重要。无损检测技术作为工业领域一种重要的缺陷检测手段,已被成功应用于检测焊点缺陷,常用方法包括光学检测、热红外检测、X射线检测、超声检测、振动检测等。分别阐述了以上无损检测方法的原理及其在焊点缺陷检测领域应用的主要成果,并总结了无损检测方法的优缺点。

一种倒装芯片二维封装过程焊点缺陷原位监测方法

芯片质量检测作为芯片生产线中的关键环节,可以积极地反馈产品质量信息,以便及时掌控各生产环节的状况,质量检测技术在生产线中的作用愈发凸显。传统倒装芯片二维封装的缺陷检测均是在倒装芯片二维封装键合完成后进行,检测过程和键合过程完全分离,效率较低,未能阐明焊点在键合过程中的状态变化,属于盲键合。并且通常采用激光照射对待检测芯片进行加热,也可能会对芯片造成损伤。因此,亟需发展一种能够对键合过程中的焊点缺陷进行实时监测的缺陷原位监测方法。

倒装芯片的底部填充工艺研究

倒装芯片技术被广泛应用于先进封装技术领域,可以有效解决芯片与基板之间因应力不匹配产生的可靠性问题。底部填充工艺通过在芯片和基板的间隙填充有机胶,使得应力可以被重新分配,进而起到保护焊点的作用,提升封装可靠性。随着芯片不断向轻薄化方向发展,芯片尺寸的缩减和结构的精细化导致对填充材料的性能及封装可靠性的要求不断提高,底部填充工艺面临着更大的挑战。材料设计、工艺优化等措施是应对潜在挑战的有效方式。

倒装芯片各向异性导电胶互连的剪切结合强度

采用冲击试验方法研究了各向异性导电胶膜 (ACF)互连的玻璃和柔性基板上倒装芯片 (COG和 COF)的剪切结合强度 .结果表明 :COF比 COG的剪切强度高 .ACF的固化程度达 85 %时有最大的结合强度 .键合温度、导电颗粒状态、缺陷等因素对 ACF互连的结合强度有较大影响 ,而键合压力的影响不大 .

倒装芯片集成电力电子模块

倒装芯片(Flip Chip,FC)技术广泛应用于微电子封装中,将该技术引入到三维的集成电力电子模块(Integrated Power Electronics Module,IPEM)的封装中,可以构成倒装芯片集成电力电子模块(FC-IPEM)。该文详细介绍FC-IPEM的结构和组装程序。在实验室完成由两只MOSFET和驱动、保护等电路构成的半桥FC-IPEM,并采用它构成同步整流Buck变换器,对半桥FC-IPEM进行电气性能测试,最后给出测试结果。

倒装芯片凸焊点的UBM

介绍了倒装芯片凸焊点的焊点下金属（ＵＢＭ）系统，讨论了电镀Ａｕ凸焊点用ＵＢＭ的溅射工艺和相应靶材、溅射气氛的选择，给出了凸焊点ＵＢＭ质量的考核试验方法和相关指标。

倒装芯片互连凸点电迁移的研究进展

电子产品向便携化、小型化、高性能方向发展,促使集成电路的集成度不断提高,体积不断缩小,采用倒装芯片互连的凸点直径和间距进一步减小和凸点中电流密度的进一步提高,由此出现电迁移失效引起的可靠性问题。本文回顾了倒装芯片互连凸点电迁移失效的研究进展,论述了电流聚集和焊料合金成分对凸点电迁移失效的影响,指出了倒装芯片互连凸点电迁移研究亟待解决的问题。

倒装芯片封装结构中SnAgCu焊点热疲劳寿命预测方法研究

由于焊点区非协调变形导致的热疲劳失效是倒装芯片封装(包括无铅封装)结构的主要失效形式。到目前为止,仍无公认的焊点寿命和可靠性的评价方法。文中分别采用双指数和双曲正弦本构模型描述SnAgCu焊点的变形行为,通过有限元方法计算焊点累积蠕变应变和累积蠕变应变能密度,进而据此预测倒装芯片封装焊点的热疲劳寿命。通过实验验证,评价上述预测方法的可行性。结果表明,倒装芯片的寿命可由芯片角焊点的寿命表征;根据累积蠕变应变能密度预测的焊点热疲劳寿命比根据累积蠕变应变预测的焊点热疲劳寿命更接近实测数据;根据累积蠕变应变预测的热疲劳寿命比根据累积蠕变应变能密度预测的热疲劳寿命长;采用双指数本构模型时,预测的焊点热疲劳寿命也较长。

倒装芯片封装中非牛顿流体下填充的数值仿真

倒装芯片封装中的下填充工艺可以有效地提高封装连接的可靠性,因而得到了广泛应用。含有硅填料的环氧树脂是常用的下填充胶料,在下填充流动过程中表现出明显的非牛顿流体特性。利用Fluent软件对具有非牛顿流体特性胶料的下填充过程进行了三维数值模拟。采用流体体积比函数(VOF)对流动前沿界面进行追踪,再用连续表面张力(CSF)模型来计算下填充流动的毛细驱动力,并用幂函数本构方程来体现下填充胶料的非牛顿流体特性。通过数值模拟,获得了下填充流动前沿位置随时间变化的数据,这些数据与实验结果有较好的吻合度。该数值方法可较好地预测具有非牛顿流体性质胶料的下填充过程。

倒装芯片封装技术概论

高密度电子封装正朝着小型化、高I/O密度、更好的散热性和高的可靠性方向发展,传统引线键合技术已经无法满足要求。先进的倒装芯片封装技术由于具有较高的单位面积内I/O数量、短的信号路径、高的散热性、良好的电学和热力学性能,在电子封装中被广泛关注。底部填充胶被填充在芯片与基板之间的间隙,来降低芯片与基板热膨胀系数不匹配产生的应力,提高封装的稳定性。然而,流动底部填充胶依赖于胶的毛细作用进行填充,存在很多缺点。为了克服这些缺点,出现了非流动底部填充胶,以改善倒装芯片底部填充工艺。文章回顾了倒装芯片封装技术的发展,阐述了流动和非流动底部填充胶的施胶方式和性质。

一种低成本倒装芯片用印刷凸焊点技术的研究

利用化学镀底部金属化层结合丝网印刷制作凸焊点的技术,通过剪切实验得到了凸焊点的剪切强度,用电子显微镜对失效表面进行了分析研究,应用SEM及EDAX分析了凸焊点的组织结构与成分变化,对热老炼后凸焊点的强度变化进行了研究。结果表明凸焊点内部组织结构的变化是剪切失效的主要原因。经X光及扫描声学显微镜检测,表明组装及填充工艺很成功。对已完成及未进行填充的两种FCOB样品进行热疲劳实验对比,发现未进行填充加固的样品在115周循环后出现失效,而经填充加固后的样品通过了1 000周循环,表明下填料明显延长了倒装焊封装的热疲劳寿命。

倒装芯片互连技术在光电子器件封装中的应用

分析了倒装芯片技术在光电子器件封装中应用时对基板和焊料的性能要求,在硅基板上设计和制作了用于激光芯片和光电探测器贴片的焊料凸点结构,并应用全自动贴片设备进行了贴片工艺试验.试验结果表明,倒装芯片技术可实现芯片与基板的高精度、高可靠性的互连,这种技术用于光收发器件的封装,可实现光电子器件的小型化和批量化生产,并能大大提高光收发模块的传输速率.

用于倒装芯片的金球凸点制作技术

倒装芯片中凸点用于实现芯片和基板的电路互连,芯片凸点的制作是倒装芯片技术的关键技术之一。对金球凸点制作进行了介绍。金球凸点直接粘附于芯片上,同时又可具有电路互连的作用,可以完成倒装芯片与基板的电气连接。金球凸点的优势是简单、灵活、便捷、低成本,最大特点是无需凸点下金属层(UBM),可对任意大小的单个芯片进行凸点制作,平整度可达到±4μm。

倒装芯片封装中下填充流场渗透率的数值分析

倒装芯片封装中的下填充流场可以假设为多孔介质流场,其渗透率的求解对研究下填充流动过程至关重要。根据下填充流场所具有的周期性结构,通过单胞数值模拟的方法得到了下填充流场的渗透率。通过对渗透率数据的分析,发现了渗透率和下填充流场参数之间的关系,并建立了计算渗透率的幂律模型。其中幂律模型的底是下填充流场的孔隙率,系数仅与芯片和基板的间隙有关,指数仅与芯片和基板的间隙相对于焊球直径的比值有关。通过实例分析表明,与其他模型相比,用基于幂律模型的渗透率所计算出的填充时间更符合实验结果。

电迁移引起的倒装芯片互连失效

采用倒装芯片组装菊花链器件研究了高电流密度条件下Al互连的失效问题,分析了不同电迁移条件下,由于金属原子的迁移造成的Al互连微结构的变化。在9.7×105A/cm2电流密度强度条件下,钝化窗口位置的Al原子发生电迁移,在电子风力的作用下,Al原子沿电子流方向扩散进入Al互连层下方的焊料中。同时,随着电流加载时间的延长,化学位梯度和内部应力的作用致使焊料成分向Al互连金属扩散,Al互连金属层形成空洞的同时其成分发生变化。

倒装芯片集成电力电子模块的热设计

将倒装芯片(Flip Chip,FC)技术引入三维集成电力电子模块(Integrated Power Elec-tronic Module,IPEM)的封装,可构建FC-IPEM。在实验室完成了由两只球栅阵列芯片尺寸封装MOSFET和驱动、保护等电路构成的半桥FC-IPEM。针对半桥FC-IPEM,建立半桥FC-IPEM的一维热阻模型,分析模块主要的热阻来源。运用FLOTHERM软件进行三维仿真,得到模块温度分布结果,给出优化模块热性能的依据。

倒装芯片封装器件开封方法研究

对倒装芯片封装(Flip-Chip Package)器件开封技术进行了研究。总结了倒装芯片封装的类型、结构和封装材料;从理论上证明了倒装芯片封装器件开封的可能,并找出了限制开封的制约因素;提出了一种倒装芯片封装器件开封方法,通过X射线检查、镶嵌、磨抛和酸刻蚀的综合应用,突破了限制这类器件开封的因素,并证明了该方法的适用性;给出了建议的试验条件,并展示了开封效果。