Underfill 类别与发展中的解决方案(二)
发布时间:2022/12/08 16:21


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科普芯视角 | Underfill 类别与发展中的解决方案(一)


科普芯视角 | Underfill 类别与发展中的解决方案(三)



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为适应倒装芯片窄节距互连的填充需求,产业界提出了一种新型的预成底部填充技术(Prcassenbly Undetfill)。这种技术既能简化工艺,又能对窄节距互连(小于100um)进行良好的底部填充。顾名思义,预成型底部填充技术是指厎部填充料在芯片互连之前就被施加在芯片或基板上,在后续的回流或热压键合过程中,芯片凸点互连与底部填充固化的工艺同时完成。

相关技术及所用的底部填充料主要包括非流动底部填充料 (No-Flow Underfill, NUF)、晶圆级底部填充料 (Wafer Level Underfill, WLUF)、非导电浆料(NCP)和非导电膜 (NCF)。其中 NUF 与NCP/NCF 有所区别,前者所谓的 “No-Flow”过程是将封装材料及助焊剂等在焊料回流时同时进行焊球的互连过程,而 NCP/NCE 是一种非导电材料(膜),是利用倒装键合的热压方式将焊球互连及封装材料固化同步完成的。

 

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 非流动底部填充工艺的工艺流程 



非流动底部填充工艺的提出,必然要求与之相应的底部填充料的发展,对此工艺可知,非流动底部填充料除需要具备毛细管底部填充料的性能外,还需要具备助焊功能,这样才能形成良好的焊球互连结构。


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早期针对上图中的宽书距凸点的非流动底部填充技术是通过回流来实现凸点互连与底部填充料固化的,为了避免底部填充料中的SiO2颗粒镶嵌在互连界面影响接头的形成与电互连的可靠性,早期的底部填充料申不含或只含很少的SiO2填料,所以具有较高的热膨胀系数,降低了封装的可靠性。
非流动底部填充料的工艺难点:由于底部填充料在焊球回流焊连接之前已铺展在芯片基板上,因此在焊球连接过程中,底部填充料中的 SiO2填料容易被限制在焊球之间,造成焊球连接失效。为了解决这一问题,对非流动底部填充工艺进行了改进,主要包括在加热过程中施加压力、采用双层非流动底部填充工艺等。
总之,非流动底部填充工艺的出现大大简化了倒装芯片底部填充料的工艺过程。
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 晶圆级底部填充工艺 



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晶圆级真空贴压膜系统家族


随着芯片之间的空隙越来越小,传统的毛细管底部填充工艺在生产效率和成本方面面临巨大挑战,特别是对于大尺寸芯片而言。因此,开发了晶圆级底部填充工艺作为替代方案之一。晶圆级封装是指以整片晶圆为封装结构单元,封装之后进行单个组件的切割,晶圆级封装大大提高了封装的效率,与之对应地出现了一种新的底部填充材料晶圆级底部填充料,其因可靠性高、生产成本低,并且能够与表面贴装技术工艺兼容等优点,引起了人们的广泛重视,并得到了快速的发展。



晶圆级底部填充工艺首先在晶圆上通过合适的涂层工艺(层压或涂覆等)添加一层底部填充料,并对底部填充料加热除去溶剂进行预固化,然后通过平整化露出互连凸点,接着将晶圆进行切割以获得带凸点的单个组件,组件与基板通过表面安装工艺相连。

晶圆级底部填充工艺去除助焊剂及其后续清除过程,在焊料回流过程中周围的底部填充料可以有效地保护焊球,防止焊球的开裂、失效和机械破损,底部填充料的固化和焊球接点的形成同时进行。该工艺把集成电路前道和后道的一些工序集合在封装工艺中,有效地提高了倒装芯片的生产效率。

晶圆级底部填充工艺符合焊料凸点的窄节距、小直径、高度降低及芯片厚度变薄的发展方向,可以应用在2.5D封装中,得到了越来越广泛的应用。

此外,晶圆级底部填充工艺的高工序集成度进一步加强了芯片制造厂、封装企业及材料供应商之间的配合。





屹立芯创 Elead Tech


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