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半导体封装-倒装芯片键合工艺和FC设备结构分享-可下载资料
2024年08月24日 13:49   浏览:232   来源:小萍子

 视频为日本新川倒装机视频展示:

倒装芯片键合机(Flip Chip Bonder)是一种将半导体器件或芯片翻转并直接键合到基板或板上而不使用传统引线键合技术的方法.目前先进封装主要有:引线键合,倒装键合,晶圆级键合WLP 系统级封装和2.5D3D键合等。而倒装键合的芯片在其表面上有焊料凸块或其他导电凸块。这些凸块与基座建立电连接。

倒装芯片键合在电气性能、更高的输入/输出密度、更小的尺寸.热管理、机械强度和生产效率等方面都具有明显优势,使其成为高性能和高密度集成电路封装的首选技术。

1. 更高的电气性能:

  • 降低寄生电感和电阻: 由于倒装芯片直接将芯片上的焊点连接到基板上的焊盘上,电气路径更短,能够显著降低寄生电感和电阻。这对于高速信号传输至关重要,可以提高器件的运行速度和信号完整性。

  • 更低的功耗: 倒装芯片键合由于其短电气路径和低电阻,有助于降低功耗,这在便携式和低功耗设备中尤为重要。

2. 更高的输入/输出密度:

  • 更多的I/O引脚: 倒装芯片可以在整个芯片表面布局焊点,而不像引线键合那样受限于芯片边缘,这意味着可以实现更高的I/O引脚密度。这对于高性能计算芯片和高端ASIC尤为重要。

3. 更小的封装尺寸:

  • 体积小,重量轻: 由于不需要引线键合或封装的导线,倒装芯片键合可以显著减少封装的整体尺寸和重量。这使得它非常适合用于需要小型化的电子设备中,如智能手机、可穿戴设备等。

  • 高集成度: 可以将多个芯片堆叠在一起,形成三维集成电路(3D IC),进一步提高集成度。

4. 更好的热管理:

  • 散热路径短: 由于芯片与基板直接接触,热量可以更有效地传导到基板和散热器上,降低了芯片的工作温度。这对于大功率器件和高密度封装至关重要。

  • 更好的热性能: 结合倒装芯片封装的薄型化特性,有助于更均匀地分散热量,从而提升器件的可靠性和性能。

5. 更高的机械强度:

  • 更坚固的连接: 倒装芯片的焊点不仅提供电气连接,还起到机械支撑的作用。通过加固的“倒装”结构,相比于引线键合,它更能抵抗机械应力和振动。

  • 增强的封装可靠性: 通过在键合后填充封装材料(Underfill),可以进一步提高封装的机械强度和热循环性能。

6. 更高的生产效率:

  • 自动化程度高:

  • 适应高产量生产: 倒装芯片技术已广泛应用于大规模生产线中,尤其是在高性能计算和通信设备领域。

7. 更灵活的封装设计:

  • 多样化的封装形式: 倒装芯片可以灵活地与各种类型的基板和封装形式兼容,如硅基板、多层陶瓷基板等,这为设计提供了更大的灵活性。

  • 支持更复杂的系统集成: 倒装芯片适合复杂的系统级封装(SiP),可将多个功能模块集成在一个封装内,实现更高的系统集成度。


下面以日本新川倒装机为例,展示一些设备结构,方便学习!

图源:新川官网

稳定紧凑的晶圆台结构:

高效的保证:双焊头多喷嘴(每头8个喷嘴)设计:双工位8喷嘴头采用紧凑设计,可实现高精度力控制,并支持薄型DIE贴装。通过2个翻转头的并行处理实现高速拾取。

精度的保证:细致的结构分析和测试验证,实现高水平加减速驱动和高精度。



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