[科普中國]-覆晶技術(shù)

覆晶技術(shù)（英語：Flip Chip），也稱“倒晶封裝”或“倒晶封裝法”，是芯片封裝技術(shù)的一種。此一封裝技術(shù)主要在于有別于過去芯片封裝的方式，以往是將芯片置放于基板（chip pad）上，再用打線技術(shù)（wire bonding）將芯片與基板上之連結(jié)點(diǎn)連接。覆晶封裝技術(shù)是將芯片連接點(diǎn)長凸塊（bump），然后將芯片翻轉(zhuǎn)過來使凸塊與基板（substrate）直接連結(jié)而得其名。

介紹Flip Chip技術(shù)起源于1960年代，是IBM開發(fā)出之技術(shù)，IBM最早在大型主機(jī)上研發(fā)出覆晶技術(shù)。由于覆晶比其它球柵陣列封裝（BGA; Ball grid array）技術(shù)在與基板或襯底的互連形式要方便的多，目前覆晶技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用在微處理器封裝，而且也成為繪圖、特種應(yīng)用、和電腦芯片組等的主流封裝技術(shù)。借助市場對(duì)覆晶技術(shù)的推力，封裝業(yè)者必需提供8吋與12吋晶圓探針測試、凸塊增長、組裝、至最終測試的完整服務(wù)。

步驟在晶圓上刻劃集成電路

腳墊芯片表面金屬化

將焊接點(diǎn)沉積在每個(gè)墊（pad）上

切割芯片

芯片翻轉(zhuǎn)和定位，使焊球正對(duì)外部電路的連接器。

重熔焊球（通常使用熱風(fēng)回流焊）

安裝的芯片底部使用電氣與絕緣膠填充

未來的電子產(chǎn)品持續(xù)朝向輕薄短小、高速、高腳數(shù)等特性，以導(dǎo)線架為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)封裝型態(tài)將漸不適用，應(yīng)用范圍也將局限于低階或低單價(jià)的產(chǎn)品。

根據(jù)IC Insights的調(diào)查報(bào)告顯示，邏輯IC產(chǎn)品由于功能要求日益復(fù)雜，對(duì)于封裝引腳數(shù)的需求大致呈現(xiàn)每年12至13%的增加速率。以高階的ASIC產(chǎn)品為例，2002年最高引腳數(shù)需求為2,100腳，而預(yù)計(jì)至2007年，最大引腳數(shù)將高達(dá)3,500腳。在未來覆晶封裝的趨勢上，依然會(huì)朝著高腳數(shù)（I/O），細(xì)間距（fine pitch）的目標(biāo)前進(jìn)。此外，未來除了覆晶封裝設(shè)備的需求將持續(xù)擴(kuò)大外，覆晶所需之檢測設(shè)備亦是廠商發(fā)展的重點(diǎn)。

由于覆晶封裝內(nèi)部是利用凸塊作為電氣通導(dǎo)路徑，分布范圍整個(gè)芯片，位于芯片中心附近的凸塊品質(zhì)檢測則有賴自動(dòng)化檢測設(shè)備以確保凸塊品質(zhì)。由于覆晶封裝的高腳數(shù)特性，單片探針數(shù)可達(dá)1,000 pin以上的垂直探針卡將成為測試設(shè)備商競逐的潛力市場。

歷史該工藝最初由IBM在20世紀(jì)60年代推出，用于封裝在其主機(jī)系統(tǒng)中的單個(gè)晶體管和二極管。[7] DEC跟隨IBM的領(lǐng)先地位，但未能達(dá)到他們所要求的質(zhì)量，并最終放棄了這一概念。 它在90年代中期再次被用于DEC Alpha產(chǎn)品系列，但由于公司的分散以及隨后向Compaq的銷售而被放棄。 在20世紀(jì)70年代，它被Delco Electronics占據(jù)，并且在汽車應(yīng)用中變得非常普遍1。

備擇方案自從倒裝芯片引入以來，已經(jīng)引入了許多焊料凸塊的替代品，包括金球或模制螺柱，導(dǎo)電聚合物和通過化學(xué)方法去除絕緣鍍層的“電鍍凸塊”工藝。 倒裝芯片最近在手機(jī)，尋呼機(jī)和其他小型電子產(chǎn)品制造商中受到歡迎，其中尺寸節(jié)省是有價(jià)值的。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

鄢志丹 - 副教授 - 中國石油大學(xué)（華東）