有些半导体后段的封装测试代工厂为了和前段的晶圆代工厂所开发的扇出型晶圆级封装技术相竞争,以及弥补芯片封装中载板无法达成的缩减线路宽度和间距来获得更高信号密度的缺陷,与载板厂合作开发一种无核心板的工艺,以称为Coreless的制造方法来提高载板上的线路密度。
其方法是在3微米的基材铜箔上直接电镀线路图形及铜柱,然后添加一层绝缘层,原理相似于晶圆级扇出制造工艺的重布线层,如果需要密度更高的布线,便可重复上述制程,基本上层数无限制。此工艺可大幅度提高封装载板需要的I/O接点数及线路密度,是芯片载板封装在高阶封装领域既经济又实用的解决方案。
1 倒装芯片封装载板前段制程的工艺重点倒装芯片封装工艺的重点包括在设计上实现高I/O接点数、高密度布线以及微盲孔互连,在制程上实现极细线路制造和锡凸块连接等,在材料上要求极低的热膨胀系数等。故对于倒装芯片封装载板的制作工艺无法完全依照传统塑料BGA载板制程来进行生产,因此导入半加成法工艺制程,并采用特定的绝缘膜取代传统的半固化胶片来生产倒装芯片封装载板。
半加成法工艺制程制造极细线路,在绝缘层上以化学沉积的方式附着化学铜,利用影像转移及电镀方式形成线路,其关键在于运用厚度小于1微米的化学铜作为导电层,有利于细线路蚀刻,并与绝缘膜间产生足够的结合强度。高精度盲孔对准技术也是重要的工艺之一,设计工程师为了放入更多的细线路布线,需要盲孔做层与层的连接,最佳的对孔方式可大量节省布线面积,有效缩小载板尺寸。
另外,不同热膨胀系数的材料匹配性、孔径、生产管控、光罩胀缩值等因素稍有失误都很容易发生盲孔对准错位,导致电学性能差异或可靠性异常的质量缺陷。2 倒装芯片封装载板后段制程工艺重点锡凸块的制作,包含锡膏印制、回流焊、助焊剂清洗等制程,与后续倒装芯片焊盘的接合可靠性有直接的关系。
微间距的锡凸块为载板与芯片连接的桥梁。随着高集成度、高效能芯片技术的发展,传统I/O接点数由数千进化到数万级别,相对应的芯片封装方式也由引线键合发展为倒装芯片方式,且缩小凸块间的距离是I/O接点数扩增的有效方法,因此封装厂及载板厂必须通过合作开发来满足产品应用的需要。
倒装芯片封装的部分生产工艺与引线键合封装相似。倒装芯片封装的工艺部分说明如下:芯片凸块的制备→芯片切割→芯片倒装及回流焊→底部填充→导热胶、密封焊料的分配→塑封→装配锡球→回流焊→打标→终检→测试→包装。3 倒装芯片封装的关键技术(1)倒装焊接:克服了引线键合焊盘中传输极限的问题,在芯片的电源/地线分布设计上提供了更多便利,为高频率、大功率器件提供更完善的信号传递。
(2)凸块技术:常用的凸块材料为金凸块、锡银、锡铋等。封装生产良率的关键在于当焊盘间距缩小时,必须保持凸块尺寸的稳定性、一致性。2.2.6.4 倒装芯片封装的主要特点(1)优异的电学性能,可以减少组件互连间的损耗,降低电磁干扰并承受较高的频率。(2)提高I/O接点数的密度,提高使用效率,基板面积缩小30% ~60%。(3)散热性好,可提高芯片在高速运行时的稳定性。