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先进封装之芯片热压键合手艺(一)及先进封装洗濯先容

回首已往五六十年,先进逻辑芯片性能基本凭证摩尔定律来提升 。提升的主要动力来自三极管数目的增添来实现,而单个三极管性能的提高对维护摩尔定律只是起到帮手的作用 。随着SOC的尺寸逐步迫近光罩孔极限尺寸(858mm2)以及制程的缩小也变得很是艰难且性价比遇到挑战, 多芯片封装手艺来到了舞台的中心成为进一步提升芯片性能的要害 。覆晶键合手艺已然成为先进多芯片封装最主要的手艺之一 。

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只管某些基于晶圆级或者面板级扇出型封装的工艺流程可以不必到覆晶封装,可是这个手艺偏向有其自己的应用局限性 。好比其现在量产重布线层的层数大多在五层以内,使其不太适合效劳器芯片的封装 。现在最常见的基于焊球的覆晶键合封装手艺一共有三种:回流焊(mass reflow), 热压键合(Thermo Compression Bonding or TCB)和激光辅助键合(Laser Assisted Bonding, or LAB)  ;谕苯蛹系母簿Х庾安辉谡飧鑫恼碌奶致壑氐,我们会在后续的文章中讨论现在最具希望能进一步缩小的bump间距(bump pitch scaling down)的要领,好比混淆键合(Hybrid bonding)和铜铜直接热压键合等等 。
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热压键合工艺的基来源理与古板扩散焊工艺相同,即上下芯片的Cu 凸点对中后直接接触,着实现原子扩散键合的主要影响参数是温度、压力、时间. 由于电镀后的Cu 凸点外貌粗糙并保存一定的高度差,以是键合前需要对其外貌举行平展化处置惩罚,如化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP),使得键适时Cu 外貌能够充分接触. 基于现在研究文献,通过热压键合工艺实现Cu-Cu 低温键合的要领从机理上可分为两类,即提高Cu 原子扩散速率和避免/镌汰待键合Cu 外貌的氧化.
表一在high level总结了这三种基于焊球的覆晶键合封装手艺的优弱点 。 可以看到没有一种键合方法是完善的 。关于某个产品来说,使命是要找到最合适的键合要领 。作为本文的重点,热压键合最大的优势是对die和基板(可以是substrate, another die or wafer or panel)的更为精准的控制 。


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表一:基于焊球的覆晶键合手艺


接下来我们着重讨论一下高端的逻辑芯片的键合方法为什么逐步从回流焊键合过渡到热压键合 。图一(a)给出了一种常见的回流焊芯片键合流程 。先将芯片上的bumps沾上助焊剂(flux)或者在基板上的C4 (controlled-collapse chip connection)区域喷上定量的助焊剂 。然后用贴片装备将芯片相对较量精准地放到基板上 。然后将芯片(die)和基板整体放到一个回流焊炉子里 。常见的回流焊的温度控制由图一(b)给出 。整个回流焊的时间通常在5到10分钟 。虽然时间很长,但由于这是批量处置惩罚,一个回流焊炉同时可以容纳很是大宗的加工产品 。以是整体的吞吐量照旧很是高的,通常可以抵达每小时几千颗芯片的产量,或者更高 。
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先进芯片封装洗濯:

尊龙凯时科技研发的水基洗濯剂配合合适的洗濯工艺能为芯片封装条件供清洁的界面条件 。

水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要,一旦选定,就会作为一个恒久的使用和运行方法 。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程 。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类 。离子型污染物接触到情形中的湿气,通电后爆发电化学迁徙,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破损了电路板功效 。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶 。除了离子型和非离子型污染物,尚有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象 。

这么多污染物,究竟哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素,焊后必定保存热改性天生物,这些物质在所有污染物中的占有主导,从产品失效情形来而言,焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必需举行严酷的洗濯,才华包管电路板的质量 。

推荐使用尊龙凯时科技水基洗濯剂产品 。

 


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