金凸点芯片倒装键合的失效分析方法

给出了倒装芯片金凸点倒装键合失效的主要界面形式。以制备的直径为60±5μm金凸点的Si芯片-GaAs芯片形式的倒装芯片作为研究样品,试验了业界常用的无损检测技术以及破坏性检测技术对倒装芯片堆叠界面的观测效果。其中工业CT、制样研磨的方式可较好地观测堆叠失效界面的细节信息。最后给出了倒装芯片失效分析的定位思路,并采用失效芯片进行了验证,对倒装芯片的失效分析有一定的指导意义。

GaAs芯片上倒装Si芯片的金凸点高度与键合工艺参数优化

随着射频集成电路向小型化、高集成方向发展,基于金凸点热超声键合的芯片倒装封装因凸点尺寸小、高频性能优越成为主流技术之一。以GaAs芯片上倒装Si芯片的互连金凸点为研究对象,通过有限元仿真方法,分析了温度和剪切力作用下不同高度金凸点的等效应力,得到金凸点的最优高度值。通过正交试验,研究键合工艺参数(压力、保持时间、超声功率、温度)对金凸点高度和键合强度的影响规律。通过可靠性试验,验证了工艺优化后倒装焊结构的可靠性。结果表明:键合工艺参数对凸点高度的影响排序为压力>超声功率>温度>保持时间,对剪切力的影响排序为压力>超声功率>保持时间>温度。

不同I/O端数金凸点倒装焊的预倒装工艺研究

金凸点热压超声倒装焊中涉及的主要工艺参数,如压力和超声功率,会随着I/O端数的改变产生较大差异。对具有不同数量I/O端的金凸点倒装焊工艺参数进行研究和优化,有助于透析产生差异的根源,指导实际生产。通过对I/O端数分别为121、225、361的金凸点倒装焊工艺参数进行研究,发现随着I/O端数量的增加,单位凸点上的最大平均剪切力依次减小,达到最大平均剪切力时所需单位凸点上的平均超声功率和平均压力依次减小。工艺窗口依次缩窄的主要原因是热压超声过程中传递的能量不均匀。在倒装焊工艺中,使用预倒装的方法可使各凸点在倒装焊中的能量分布更均匀,使用此方法对具有361个I/O端的芯片进行倒装焊,单位凸点上的平均剪切力达到了0.54 N,比未使用此方法时的平均剪切力(0.5 N)提高了8%。

用于圆片级封装的金凸点研制

介绍了电镀法进行圆片级封装中金凸点制作的工艺流程,并对影响凸点成型的主要工艺因素进行了研究。凸点下金属化层(UBM,under bump metallization)溅射、厚胶光刻和厚金电镀是其中的工艺难点,通过大量的实验研究,确定了TiW/Au的UBM体系,得到了优化的厚胶光刻工艺。同时,研制了用于圆片级封装金凸点制作的垂直喷镀设备,选用不同的电镀液体系和光刻胶体系,对电镀参数进行了控制和研究。对制作的金凸点与国外同类产品的基本特性进行了对比,表明其已经达到可应用水平。

采用热压焊工艺实现金凸点芯片的倒装焊接

金凸点芯片的倒装焊接是一种先进的封装技术。叙述了钉头金凸点硅芯片在高密度薄膜陶瓷基板上的热压倒装焊接工艺方法,通过设定焊接参数达到所期望的最大剪切力,分析研究互连焊点的电性能和焊接缺陷,实现了热压倒装焊工艺的优化。同时,还简要介绍了芯片钉头金凸点的制作工艺。

金凸点倒装芯片性能探讨

基于成熟、可靠的金凸点制备工艺技术,对微波组件倒装芯片性能进行初步探索和研究。通过超声热压和导电胶粘接两种工艺技术路径均实现了单个芯片与陶瓷板共面波导传输线的互连。测试结果表明,直通模型在40 GHz频段内微波性能优异,说明超声热压和导电胶粘接两种工艺技术实现单个芯片倒装在理论和实践上均是可行性的。

金凸点键合工艺在国产陶瓷外壳中的应用

国产陶瓷外壳已经逐渐应用于高可靠要求的各类电子元器件的封装上。在IC封装过程中, 随着封装密度的提高,因其键合指状引线的质量难以满足键合工艺要求,为使其能达到工艺控制要求, 我们开发出一些相应的封装技术,提高了产品的可靠性。金凸点键合工艺用于提高国产陶瓷外壳键合指 上的键合引线强度有非常明显的效果,是一项较新的技术。

微波芯片倒装金凸点热疲劳可靠性分析及优化

为了满足射频系统小型化的需求,提出了一种基于硅基板的微波芯片倒装封装结构,解决了微波芯片倒装背金接地的问题。使用球栅阵列（BGA）封装分布为周边型排列的Ga As微波芯片建立了三维有限元封装模型,研究了微波芯片倒装封装结构在-55-125℃热循环加载下金凸点上的等效总应变分布规律,同时研究了封装尺寸因素对于金凸点可靠性的影响。通过正交试验设计,研究了凸点高度、凸点直径以及焊料片厚度对凸点可靠性的影响程度。结果表明：金凸点离芯片中心越近,其可靠性越差。上述各结构尺寸因素对凸点可靠性影响程度的主次顺序为：焊料片厚度〉金凸点直径〉金凸点高度。因此,在进行微波芯片倒装封装结构设计时,应尽可能选择较薄的共晶焊料片来保证金凸点的热疲劳可靠性。

基于热-结构耦合的叠层金凸点应力分析

建立了叠层金凸点三维有限元分析模型,通过Isight软件对该模型进行了热-结构耦合分析,获取了热-结构耦合条件下叠层金凸点等效应力的分布规律,分析了叠层金凸点结构尺寸变化对应力的影响,通过方差分析获得了下层凸点直径、下层凸点高度、上层凸点直径、上层凸点高度因素对应力影响的显著性.结果表明,最大应力点都出现于远端角落处的凸点,随着凸点高度的增加,最大应力值逐渐减小.在置信度为90%的情况下,下层凸点直径对应力有显著影响,因素显著性排序为,下层凸点直径最大,其次为上层凸点直径,再次为下层凸点高度,最后是上层凸点高度.

IC芯片钉头金凸点的制作技术研究

重点介绍采用金丝球焊机制作IC芯片钉头形金凸点的工艺技术、钉头金凸点的整平方法及金凸点抗剪切强度的评价。

IC芯片钉头金凸点的制作技术研究

本文重点介绍采用金篮球焊机制作IC芯片钉头形金凸点的方法、金凸点的整平方法及金凸点抗剪切强度的评价。

面向未来需求的细间距电化学沉积金凸点工艺(英文)

研究了电化学沉积金凸点的晶圆级直径和厚度分布及表面粗糙度随电镀电流密度和镀槽温度的变化。电化学沉积的金凸点在整个晶圆上的各个位置和方向上直径都增大了。当在40℃下电镀时,金凸点的直径分布与光刻胶的分布规律相似;而电镀温度为60℃时,金凸点的直径分布更倾向于对称分布。其次,当镀槽温度从40℃提高到60℃或者电镀电流密度从8 mA/cm2降低到3mA/cm2时,金凸点的厚度分布更加均匀。再次,60℃下电镀的金凸点表面粗糙度为130到160纳米并与电镀电流密度无关,但是在40℃下电镀时,表面粗糙度随着电镀电流密度的增加从82 nm急剧增加到1572 nm。

晶圆级异构集成3D芯片互连技术研究

南京电子器件研究所基于芯片微凸点制备工艺和倒装互连工艺,进行了GaAs,GaN等晶圆级异构集成3D芯片互连工艺的研究,实现了芯片与芯片堆叠(Die to die,D2D)到芯片与圆片堆叠(Die to wafer,D2W)的技术性突破。芯粒间采用耐腐蚀、抗氧化、有良好塑性变形的金凸点作为互连材料。

预埋芯片混合集成基板制造技术研究

文中基于多层共烧陶瓷基板开展预埋芯片混合集成基板技术的研究。通过对混合集成基板的内应力进行仿真分析,得到了预埋芯片基板工艺中芯片和腔体结构的最佳匹配关系。在多层共烧陶瓷基板腔体中埋置芯片并通过金凸点垂直互连实现电连接。在腔体中填充苯并环丁烯(benzocyclobutene, BCB)介质并将BCB与多层共烧陶瓷基板表面异质抛光形成平面结构,用于后续薄膜电路工艺的实施。文中详细研究和优化了金凸点芯片垂直互连工艺以及多层共烧陶瓷基板BCBAu异质界面的抛光工艺,制作出了适合后续薄膜工艺的预埋芯片混合集成基板。

功率型LED芯片的热超声倒装技术

结合功率型GaN基蓝光LED芯片的电极分布,在硅载体上电镀制作了金凸点,然后通过热超声倒装焊接技术将LED芯片焊接到载体硅片上。结果表明,在合适的热超声参数范围内,焊接后的功率型LED光电特性和出光一致性较好,证明了热超声倒装焊接技术是一种可靠有效的功率型光电子器件互连技术。

热超声倒装焊在制作大功率GaN基LED中的应用

设计了适合于倒装的大功率GaN基LED芯片结构,在倒装基板硅片上制作了金凸点,采用热超声倒装焊接(FCB)技术将芯片倒装在基板上。测试结果表明获得的大面积金凸点连接的剪切力最高达53.93g/bump,焊接后的GaN基绿光LED在350mA工作电流下正向电压为3.0V。将热超声倒装焊接技术用于制作大功率GaN基LED器件,能起到良好的机械互连和电气互连。