这一篇继续聊半导体加工工艺，越来越多的人在接触半导体，也将有越来越多的人进入到这个行业，与这个行业打交道。

随着国家半导体行业的发展，从事制造业的人将或多或少进入到半导体行业，于是整理一些资料来聊一聊半导体加工工艺。

首先，如果大家手上有一颗芯片，要把这个芯片固定在电路板或其他基板上，实现芯片性能的正常输出，可以采用的方法有哪些？

最常见的方法有三种：

第一种是通过引线连接，采用导电性好的金丝将芯片管脚与电路相连接，称为wire bonding。

第二种是管脚贴合技术，将金丝转换成铜箔，铜箔与芯片管脚的凸点贴合，称为TAB。

第三种是倒装技术，是将芯片上导电的凸点与电路板上的凸点通过一定工艺连接起来，称为Flip chip。

由于半导体越来越集成化，体积越来越小，性能越来越高，于是倒焊技术越来越广泛的得到了应用。

这一篇，就来介绍一下芯片倒装技术。

芯片倒装的英文名称叫Flip Chip，就是让芯片的接触点与基板、载体、电路板相连，在相连的过程中，由于芯片的凸点是朝下连接，因此称为倒装。

倒装也是和普通元器件朝上放置相比较而言的，也称为DCA（Direct chip attach）.

倒装芯片的示意图如下：

在典型的倒装芯片封装中, 芯片通过3到5个密耳(mil)厚的焊料凸点连接到芯片载体上，底部填充材料用来保护焊料凸点，上图中芯片Chip和PCB板通过倒装技术连接在一起。

日常中常见到了电子元器件很多都采用了倒装焊接技术，比如我们电脑中的内存条。

如果将内存条从截面剖开，芯片与电路板便是采用的倒装连接技术。

倒装芯片主要通过四个步骤完成：

第一步：凸点底部金属化 (UBM=under bump metallization)

凸点金属化是为了将半导体中P-N结的性能引出，其中热压倒装芯片连接最合适的凸点材料是金，凸点可以通过传统的电解镀金方法生成，或者采用钉头凸点方法，后者就是引线键合技术中常用的凸点形成工艺。

UBM的沉积方法主要有：

溅射：用溅射的方法一层一层地在硅片上沉积薄膜，然后通过照相平版技术形成UBM图样，然后刻蚀掉不是图样的部分。

蒸镀：利用掩模，通过蒸镀的方法在硅片上一层一层地沉积。这种选择性的沉积用的掩模可用于对应的凸点的形成之中。

化学镀:采用化学镀的方法在Al焊盘上选择性地镀Ni。常常用锌酸盐工艺对Al表面进行处理。无需真空及图样刻蚀设备，低成本。

这部分是形成凸点，可以看做给P-N结做电极，类似于给电池加工一个输出端。

常见的6种形成凸点形成办法:

蒸镀焊料凸点,电镀焊料凸点,印刷焊料凸点,钉头焊料凸点放球凸点焊料转移凸点

以典型的电镀焊料凸点来看，其加工示意图如下：

完成后的凸点在扫描电子显微镜下观察，微观形态是一个体型均匀的金属球。

下图是凸点形成前后的对比，回流加热前为圆柱体，加热后金属材料融化，形成球形融化电极。

第三步：将已经凸点的晶片组装到基板／板卡上

在热压连接工艺中，芯片的凸点是通过加热、加压的方法连接到基板的焊盘上。该工艺要求芯片或者基板上的凸点为金凸点，同时还要有一个可与凸点连接的表面，如金或铝。对于金凸点，一般连接温度在300℃左右，这样才能使材料充分软化，同时促进连接过程中的扩散作用。

第四步：使用非导电材料填充芯片底部孔隙

填充时，将倒装芯片与基板加热到70至75℃，利用装有填料的L形注射器，沿着芯片的边缘双向注射填料。由于缝隙的毛细管的虹吸作用，填料被吸入，并向中心流动。芯片边缘有阻挡物，以防止流出。有的使用基板倾斜的方法以利于流动。

填充完毕后，在烘箱中分段升温，达到130 ℃左右的固化温度后，保持3到4小时即可达完全固化。

下面是填胶示意图：

填胶完成后的芯片和基板稳定的结合在一起，完成后的示意图：

经过以上的四步工序，完成了芯片与基体的倒装连接，虽然介绍起来并不复杂，但要完整完成这几部工序依然是件系统的工程！

关于芯片倒装技术先介绍这么多吧，下次再聊！

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