文档介绍：植球技术 Bumping Technology
By Jacky Seiller
本文介绍先进封装中的植球技术。...选择最佳植球技术的一个关键因素就是应用板或PCB本身,因为它的最低设计规则必须与工艺的设定蜘球间隔兼容。

植球技术已经达到这样一个地步,它可能是先进封装大规模生产的一个节省成本的封装方案。与此同时,应该认识到工业有一个需要克服的学习曲线,并且如果要发挥植球技术的全部优势,必须小心使用这一技术。

芯片供应商必须在植球工艺的几乎每一步都要认真考虑大量的方案。什么植球技术最适合于该应用?在制造工艺的什么阶段应该实施植球?什么时候和怎样将测试与检查建立到整个工艺中去?只有这些与其它重要的问题都被提出- 和解决- 植球才可能成功。
植球选项
图一、植球技术方案
对于制造商来说,交付已植球的裸芯片可能是一个令人畏缩的任务。当然,满足最终用户仍然是底线,顾客正要求越来越小型化和包倒装芯片的概念集成到先进的方案中,诸如多芯片模块、密间距液晶显示驱动器和甚至芯片上的系统(SOC, system on chip)。除了考虑诸如设计、工艺流程、晶圆测试、检查和品质保证等基本问题之外,已植球裸芯片供应商在投入一个内部工艺之前必须从各种技术方案中作出选择。
有不同的构造来评估与选择,所选择的方案必须集成到一个优化良好的工艺流程中。终端用户可以选择已植球的裸芯片,它将直接倒装在应用板上(图1a)。或者,裸芯片可以在测试之前贴装在倒装的BGA封装内(图1b)。最后,还有直接芯片安装(DCA, direct chip attach)方案,其中裸芯片安装在一个嵌入了无源元件的基板上(图1c),整个模块贴装在印刷电路板上(PCB)。
进一步的观察
今天有五种基本类型的植球工艺在使用:焊锡模板(stencil)印刷(图2)、焊锡丝网(screen)印刷(图3)、焊锡或金的电解沉积(图4)、金茬植球与喷镀(gold stud bumping and sputtering)。所有都是晶圆级(wafer-level)操作,晶圆制造工艺完成之后,在此将晶圆植球。每一个都有其成熟的程度,每一个都有在选择正确工艺中必须考虑的特殊特征。在每一种情况中,一个供应商必须在转包合同和内部采取植球工艺之间选择。当然,转包合约的前提是,外部供应商具有以适当的成本按终端用户所要求的产量处理该工艺的能力与产量。

图二、锡膏沉淀时的焊锡模板印刷工艺

图三、锡膏沉淀时的焊锡丝网印刷工艺

图四、在焊锡或金电解沉淀之后的焊锡电镀工艺

图五、重新分布的已植球芯片
在选择最佳植球技术中的一个关键因素是应用的板或PCB本身,因为其最小的设计规则都必须适合所设定的工艺植球间距。例如,假定一个LCD驱动器具有60-70微米的硅焊盘间距。焊锡植球技术不能使用,因为所要求的间距太小,因此一般各向异性的导电薄膜(ACF, anisotropic conductive film),和电解金植球技术一起,成为首选的方法。在这种情况中,基板是玻璃的,基板间距适合金植球技术的最小间距。
另一方面,对于高引脚数的芯片,焊盘可以交错排列在两行或列或更多的行列上,或者甚至放在一个完全排列的矩阵上。在这种情况中,板的技术必