现代微光电子封装中的倒装焊技术

结合我们设计制作的倒装焊光电子器件—智能像素面阵 ,对倒装焊的工艺过程作了简要的介绍。该面阵采用铟做凸点材料 ,制作了输入输出数达 6 4× 6 4的凸点电极阵列 ,并采用回流焊的方式 ,将光电调制器面阵与对应的处理电路芯片对准后加热回流实现焊接 ,形成输入输出引线间距只有 80 μm的面阵器件     

焊料凸点倒装焊技术

介绍了倒芯片面阵式凸点制作、多层陶瓷基板焊盘制作及倒装焊各关键技术 ,并成功地获得了芯片与基板的互连。     

微波倒装焊互连技术及特性分析

随着应用频率的提高,微波芯片与基板间的互连更多地采用了倒装焊。文中用HFSS（高频结构仿真器）有限元软件对凸点变换及倒装互连结构进行建模、仿真和优化,提取了凸点变换的等效集总电路模型,介绍了凸点制作工艺和倒装焊结构互连的微组装过程,并完成了试验样品的测试。最后,对微波倒装焊的前景进行了展望。     

与CMOS-SEED灵巧象素相关的倒装焊工艺

介绍了新型ＣＭＯＳ－ＳＥＥＤ灵巧象素结构原理及相关的倒装焊技术,采用厚光致抗蚀剂作掩模,通过磁控溅射和真空蒸发相结合,解决了与ＣＭＯＳ－ＳＥＥＤ有关的Ｉｎ凸点阵列成型等关键工艺,并用Ｍ８－Ａ型可视对准式倒装焊系统完成了ＣＭＯＳ电路芯片和ＳＥＥＤ阵列芯片的倒装焊。     

倒装焊芯片的焊球制作技术

介绍了芯片倒装焊的重要意义、发展趋势、基本的焊球类型、制作方法及焊球质量的检测技术。     

热压超声倒装焊工艺研究

本文重点介绍在倒装焊工艺加工过程中,采用金丝球焊机制作金球凸点和热压超声工艺进行倒装焊的加工工艺方法。     

倒装焊器件封装结构设计

倒装焊是今后高集成度半导体的主要发展方向之一。倒装焊器件封装结构主要由外壳、芯片、引脚(焊球、焊柱、针)、盖板(气密性封装)或散热片(非气密性封装)等组成。文章分别介绍外壳材料、倒装焊区、频率、气密性、功率等方面对倒装焊封装结构的影响。低温共烧陶瓷(LTCC)适合于高频、大面积的倒装焊芯片。大功率倒装焊散热结构主要跟功率、导热界面材料、散热材料及气密性等有关系。倒装焊器件气密性封装主要有平行缝焊或低温合金熔封工艺。     

Gold Stud Bumps Flip-Chip Bonded onto Copper Electrodes with Titanium and Silver Layers

The purpose of this study was to develop the thermosonic flip-chip bonding process for gold stud bumps bonded onto copper electrodes on an alumina substrate. Copper electrodes were deposited with silver as the bonding layer and with titanium as the diffusion barrier layer. Deposition of these layers on copper electrodes improves the bonding quality between the gold stud bumps and copper electrodes. With appropriate bonding parameters, 100% bondability was achieved. Bonding strength between the gold stud bumps and copper electrodes was much higher than the value converted from the standards of the Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC). The effects of process parameters, including bonding force, ultrasonic power, and bonding time, on bonding strength were also investigated. Experimental results indicate that bonding strength increased as bonding force and ultrasonic power increased and did not deteriorate after prolonged storage at elevated temperatures. Thus, the reliability of the high-temperature storage (HTS) test for gold stud bumps flip-chip bonded onto a silver bonding layer and titanium diffusion barrier layer is not a concern. Deposition of these two layers on copper electrodes is an effective and direct method for thermosonic flip-chip bonding of gold stud bumps to a substrate, and ensures excellent bond quality. Applications such as flip-chip bonding of chips with low pin counts or light-emitting diode (LED) packaging are appropriate.     

热超声倒装键合过程中的非线性动力学行为

在作为微器件电气互连主要手段的热超声键合工艺中,微细键合区域内金属变形/变性/互连所需的能量,来自于超声波功率源通过换能系统所施加的微幅压剪动载.对热超声倒装键合过程的研究说明,PZT换能系统在热超声倒装键合工艺过程中的非线性动力学行为,如换能系统启动后的初值敏感性和不确定性,键合工具与换能杆之间的不稳定动力耦合,倒装芯片运动的奇异相轨线等,是深入研究键合机理以及提高工艺可靠性的重要关键.     

小片CMOS驱动电路的倒装焊In柱阵列沉积

本文研究了在用于GaAs/AlGaAs多量子阱空间光调制器驱动电路小片芯片上进行In柱阵列沉积的方法。使用了带有中央通孔的甩胶套进行甩胶,可以将驱动电路小片上1000um宽的胶边减小至500um,有效保证了沉积In柱阵列的完整性。使用此方法,64x64,20um高,30um直径的In柱阵列能够完整沉积在5mmx6.5mm的CMOS驱动电路上。     

Indium bump array fabrication on small CMOS circuit for flip-chip bonding

We demonstrate a novel method for indium bump fabrication on a small CMOS circuit chip that is to be flip-chip bonded with a GaAs/AlGaAs multiple quantum well spatial light modulator.A chip holder with a via hole is used to coat the photoresist for indium bump lift-off.The 1000μm-wide photoresist edge bead around the circuit chip can be reduced to less than 500μm,which ensures the integrity of the indium bump array.64×64 indium arrays with 20μm-high,30μm-diameter bumps are successfully formed on a 5×6.5 mm~2 CMOS chip.     

高速电路倒装互连结构的不连续性分析

针对倒装互连结构的不连续性,建立了各部分结构的解析式,结合等效电路以及全波仿真模型,利用仿真软件进行电路参数提取,解释了连接器件各个部分的物理意义,研究了封装的寄生参数对器件的影响。对于高速互连结构中普遍的不连续性,如焊点和传输线互连处等的信号特性进行仿真。可以找出有效的模型改进参数,使结构得到优化。应用仿真结果确定实验测试的方法,在保证模型特性的前提下,有效地降低了实验成本。最后对仿真结果进行了实验验证,并且有较好的一致性。     

消除温度对倒装键合对准精度影响的方法

为消除温度在热超声倒装键合过程中芯片与基板对准精度的影响,必须将因键合加热而引起的图像抖动量控制在亚像素范围内.设计了一套实验方案,通过实验对比,发现在未启用吹气装置时图像间的抖动剧烈,明显受温度影响,不能满足对准精度要求.采用二元二次曲面拟合亚像素法计算了启用吹气装置后图像间的平移,发现图像间整像素级的抖动明显消除,亚像素级的抖动受温度影响小,在键合温度下最大抖动量不超过0.3像素,能满足对准精度要求.该方法为热超声倒装工艺提出了有价值的参考.     

硅MEMS器件键合强度在线检测方法

键合强度是MEMS器件研制中一个重要的工艺质量参数,键合强度检测对器件的可靠性具有十分重要的作用。为了获得MEMS器件制造工艺中的键合强度,提出了一种键合强度在线检测方法,并基于MEMS叉指式器件工艺介绍了一种新型键合强度检测结构;借助于材料力学的相关知识,推导出了键合强度计算公式,经过工艺实验,获得了键合强度检测数据;对获得的不同键合面积的键合强度加以对比,指出这些数据的较小差异,是由刻度盘最小刻度误差和尺度效应造成的。结合叉指式器件的工作环境,认为这种方法获得的键合强度更接近实际的工作情况。     

焊球正六边形排布倒装芯片的下填充毛细压研究

除了正四边形,正六边形也是倒装芯片中可行的焊球排布形式,为了预测封装倒装芯片时的下填充过程,需要精确计算毛细驱动压.在已有的焊球正四边形排布情况下平均毛细压计算方法的基础上,进一步研究了焊球正六边形排布情况下平均毛细压计算模型.通过分阶段处理,并根据质量守恒和力平衡的原则,分析了下填充过程,重点分析了填充面积和接触线跳跃量的计算,进而得到了计算平均毛细压的数学模型.通过实例验证了该模型的准确性,从而完善了倒装芯片封装工艺中的下填充流动解析模型.     

用低温圆片键合实现传感器和微电子机械系统器件的集成和封装

集成化是传感器和微电子机械系统(MEMS)的发展方向,即将传感功能、逻辑电路和驱动功能集成在一块单芯片上。未来的系统芯片将能通过集成的传感器和逻辑电路收集并分析外界数据,将这些数据传输到中央处理器并产生必要的动作或反应。讨论了这种系统集成芯片对于封装和集成的要求,并提出一种能够满足这种要求的低温键合技术。同时这种低温键合技术还具有气密性封装、保留透明窗口等优点。     

用于倒装芯片的金球凸点制作技术

倒装芯片中凸点用于实现芯片和基板的电路互连,芯片凸点的制作是倒装芯片技术的关键技术之一.对金球凸点制作进行了介绍.金球凸点直接粘附于芯片上,同时又可具有电路互连的作用,可以完成倒装芯片与基板的电气连接.金球凸点的优势是简单、灵活、便捷、低成本,最大特点是无需凸点下金属层(UBM),可对任意大小的单个芯片进行凸点制作,平整度可达到±4μm.