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C4凸點(diǎn)技術(shù)
點(diǎn)擊量:801 日期:2023-08-15 編輯:硅時代
最早的FC晶圓C4凸點(diǎn)制造技術(shù)是IBM公司開發(fā)的蒸鍍工藝,目前最常用的方法是電化學(xué)沉積或電鍍工藝。
芯片凸點(diǎn)的蒸鍍工藝流程如下:將鉬掩模板對中至晶圓,在晶圓上蒸鍍UBM層后進(jìn)行焊料的蒸鍍,隨后移去掩模板,最后通過回流焊使焊料成為光滑的球型。
蒸鍍工藝的缺點(diǎn)是蒸鍍工藝較低的材料利用率增加了成本,同時蒸鍍工藝得到的凸點(diǎn)節(jié)距較大,較難應(yīng)用于細(xì)節(jié)距芯片。
芯片凸點(diǎn)的電化學(xué)沉積或電鍍工藝如圖所示,采用濺射方法沉積UBM,然后在UBM層上涂覆光刻膠,使用掩模板進(jìn)行紫外線曝光,定義凸點(diǎn)的位置和形狀,在凸點(diǎn)位置電鍍一層Cu作為潤濕層,然后電鍍焊料,剝離光刻膠并用過氧化氫或等離子蝕刻去除其他位置多余的UBM,最后對晶圓進(jìn)行回流,在表面張力的作用下形成光滑的球型C4焊料凸點(diǎn)。
電鍍工藝進(jìn)行焊料凸點(diǎn)制作的成本效益好、良率高、速度快且凸點(diǎn)密度高。焊料還可以通過焊膏的絲網(wǎng)印刷工藝來實(shí)現(xiàn),沉積UBM后,使用自動漏印板或絲網(wǎng)印刷結(jié)合精密漏印板,對特制的焊膏進(jìn)行刮板印刷得到焊料圖形,并采用回流焊的方式使焊料凸點(diǎn)變?yōu)榍蛐?。這種方法雖然成本較低,但是所得凸點(diǎn)的形狀粗糙,且無法制作細(xì)節(jié)距凸點(diǎn)。
焊料凸點(diǎn)的材料可以被分為三種:熔點(diǎn)超過250℃的高溫焊料(95%Pb-5%Sn與97%Pb-3%Sn等)、熔點(diǎn)為200℃~250℃的中溫焊料(96.5%Sn-3.0%Ag-0.5%Cu,99%Sn-0.3%Ag-0.7%Cu與96.5%Sn-3.5%Ag等)以及熔點(diǎn)低于200℃的低溫焊料(37%Pb-63%Sn共晶,42%Sn-58%Bi共晶以及48%Sn-52%In等)。
C4工藝可以達(dá)到較薄封裝外形和較高引腳密度的要求,且具有電性能優(yōu)良以及凸點(diǎn)芯片可返修等優(yōu)點(diǎn)。此外,C4焊料凸點(diǎn)在熔融過程中的表面張力還可以幫助焊料與金屬層進(jìn)行自對準(zhǔn),在一定程度上降低了對沉積精度及貼片精度的要求,一般C4凸點(diǎn)芯片的焊料回流焊凸點(diǎn)節(jié)距可以小至50μm。
在進(jìn)行芯片與基板之間鍵合的過程中,大多數(shù)C4凸點(diǎn)采用的鍵合方法為回流焊工藝。涂敷助焊劑后,將FC表面向下對齊貼裝至底部芯片或基板,進(jìn)行回流焊。
回流焊工藝過程中,焊料融化并潤濕底部芯片或基板的技術(shù)層,表面張力作用下FC和底部芯片或基板發(fā)生自對準(zhǔn)并形成冶金結(jié)合。冶金結(jié)合的過程即焊料與金屬層發(fā)生反應(yīng)生成穩(wěn)定的IMC的過程,Cu6Sn5與Cu3Sn是鍵合過程中最常見的IMC,產(chǎn)生于Sn基焊料與Cu發(fā)生反應(yīng)時。