倒装芯片下填充工艺的新进展(二)

为了增加在有机基板上倒装芯片安装的可靠性,在芯片安装后,通常都要进行下填充。下填充的目的是为了重新分配由于硅芯片和有机衬底间热膨胀系数失配产生的热应力。然而,仅仅依靠填充树脂毛细管流动的传统下填充工艺存在一些缺点。为了克服这些缺点,人们研究出了一些新的材料和开发出了一些新的工艺。     

倒装芯片封装中下填充流场渗透率的数值分析

倒装芯片封装中的下填充流场可以假设为多孔介质流场,其渗透率的求解对研究下填充流动过程至关重要。根据下填充流场所具有的周期性结构,通过单胞数值模拟的方法得到了下填充流场的渗透率。通过对渗透率数据的分析,发现了渗透率和下填充流场参数之间的关系,并建立了计算渗透率的幂律模型。其中幂律模型的底是下填充流场的孔隙率,系数仅与芯片和基板的间隙有关,指数仅与芯片和基板的间隙相对于焊球直径的比值有关。通过实例分析表明,与其他模型相比,用基于幂律模型的渗透率所计算出的填充时间更符合实验结果。     

基于表面能理论的倒装芯片封装下填充流动研究

为了预测倒装芯片封装中的下填充过程,通常要首先通过繁复的方法来求解平均毛细压.为了避免此问题,从能量的角度分析了倒装芯片封装工艺中的下填充流动过程.认为下填充是较低表面能的界面代替较高表面能的界面的过程,所释放的表面能用于形成流体流动的动能和克服阻力的能量损耗,期间能量守恒.在此分析的基础上建立了下填充流动的新模型.建立了可视化的下填充流动实验装置,并用下填充实验验证了所建立新模型的准确性.该模型避免了计算平均毛细压的复杂过程,并可方便地扩展到焊球排布形式不同的倒装芯片.     

倒装芯片下填充工艺的新进展(一)

为了增加在有机基板上倒装芯片安装的可靠性,在芯片安装后,通常都要进行下填充。下填充的目的是为了重新分配由于硅芯片和有机衬底间热膨胀系数失配产生的热应力。然而,仅仅依靠填充树脂毛细管流动的传统下填充工艺存在一些缺点。为了克服这些缺点,人们研究出了一些新的材料和开发出了一些新的工艺。     

倒装芯片封装中非牛顿流体下填充的数值仿真

倒装芯片封装中的下填充工艺可以有效地提高封装连接的可靠性,因而得到了广泛应用。含有硅填料的环氧树脂是常用的下填充胶料,在下填充流动过程中表现出明显的非牛顿流体特性。利用Fluent软件对具有非牛顿流体特性胶料的下填充过程进行了三维数值模拟。采用流体体积比函数(VOF)对流动前沿界面进行追踪,再用连续表面张力(CSF)模型来计算下填充流动的毛细驱动力,并用幂函数本构方程来体现下填充胶料的非牛顿流体特性。通过数值模拟,获得了下填充流动前沿位置随时间变化的数据,这些数据与实验结果有较好的吻合度。该数值方法可较好地预测具有非牛顿流体性质胶料的下填充过程。     

倒装芯片封装技术的凸点、压焊及下填充

简要叙述了IBM公司的倒装片技术,包括凸点形成技术、压焊技术和下填充技术,并展望了倒装片技术的发展前景.     

倒装芯片底部填充工艺

从热疲劳故障的角度论述了倒装芯片底部填充的必要性，介绍了倒装芯片底部填充的参数控制。通过正确的底部填充，可提高倒装芯片组装的成品率和可靠性。     

倒装芯片的底部填充材料和涂布

倒装芯片是当今半导体封装领域的一大热点,它既是一种芯片互连技术,更是一种理想的芯片粘接技术。以往后级封装技术都是将芯片的有源区面朝上,背对基板粘贴后键合(如引线键合和载带自动键合TAB)。而倒装芯片则是将芯片有源区面对基板,通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点来实现芯片与衬底的互连。显然,这种芯片互连的方式能够提供更高的I/O密度。     

倒装片下填充技术综述

本文描述了倒装片主流技术的发展方向。并对快速毛细管下填充、连续可塑下填充、非流动性下填充、各向异性导电薄膜和圆片级下填充等进行了阐述。     

倒装芯片结构中不流动底部填充工艺参数

介绍了倒装芯片贴装工艺中焊剂涂布技术的工艺控制、芯片贴装及回流过程的条件控制。讨论了贴装工艺中焊剂材料的热远配参数和改进型填补材料取代传统填补剂的可行性。     

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.     

倒装片可修复底部填充材料的研究现状及发展

有机基板上的倒装芯片一般采用底部填充技术以提高其封装的可靠性.有缺陷的芯片在倒装后难以进行返工替换,使得倒装芯片技术成本提高,限制了此技术的应用.提出新型可修复底部填充材料的开发成为解决这一问题的有效途径.介绍了倒装芯片的可修复底部填充技术和可应用于可修复底部填充材料的技术要求,并综述了国内外对于可修复底部填充材料的研究现状.     

Numerical Modeling for the Underfill Flow in Flip-Chip Packaging

In the prediction of underfill flow in a flip-chip package, numerical methods are usually used for flow analysis and simulation since analytical methods cannot meet the requirement for predicting fluid distribution in a planar analysis. At present, there appears to be no simulation software commercially available that is able to provide adequate prediction for the underfill flow process driven by capillary force in a micro-cavity situation. In the study presented in this paper, a numerical model was proposed for the prediction of flip-chip underfill flow. In this model, the power-law constitutive equation was used to describe the non-Newtonian behavior of encapsulant fluids and a time-dependent velocity boundary condition was used instead of the pressure boundary condition commonly used. The comparison between the model-predicted and experimental results indicated that this model can give a good prediction for the underfill flow in a micro-cavity. This model was implemented by a general-purpose commercially available software program ANSYS, which has a high reliability and wide accessibility.      

填充不流动胶的倒装焊封装中芯片的断裂问题

用断裂力学方法和有限元模拟分析了填充不流动胶芯片断裂问题 .模拟时在芯片上表面中心预置一裂缝 ,计算芯片的应力强度因子和能量释放率 .模拟表明 ,由固化温度冷却到室温时 ,所研究的倒装焊封装在填充不流动胶时芯片断裂临界裂纹长度为 12 μm,而填充传统底充胶时为 2 0 μm.模拟结果显示芯片断裂与胶的杨氏模量和热膨胀系数相关 ,与胶的铺展关系不大 .焊点阵列排布以及焊点位置也会影响封装整体翘曲和芯片断裂 .     

固化残余应力对倒装焊器件热-机械可靠性的影响

采用底充胶的与固化过程相关的粘弹性力学模型,通过有限元仿真的方法,模拟了底充胶的整个固化过程,计算出了热循环加载下硅片、底充胶/硅片界面、底充胶内部的应力分布及其幅值大小。结果表明:底充胶的固化过程及由此产生的固化残余应力不但使得硅片中的最大垂直开裂应力位置偏离中心线达1.6 mm之多,而且还劣化了热循环加载下底充胶中应力幅值约6.25%。最后得出了固化残余应力对倒装焊器件热–机械可靠性的影响是不可忽略的结论。     

固化残余应力对倒装焊器件热–机械可靠性的影响

采用底充胶的与固化过程相关的粘弹性力学模型,通过有限元仿真的方法,模拟了底充胶的整个固化过程,计算出了热循环加载下硅片、底充胶/硅片界面、底充胶内部的应力分布及其幅值大小.结果表明:底充胶的固化过程及由此产生的固化残余应力不但使得硅片中的最大垂直开裂应力位置偏离中心线达1.6 mm之多,而且还劣化了热循环加载下底充胶中应力幅值约6.25%.最后得出了固化残余应力对倒装焊器件热–机械可靠性的影响是不可忽略的结论.     

军用倒装焊器件底部填充胶选型及验证方法讨论

从分析倒装焊器件底部填充的必要性入手,对底部填充胶的选型流程、选型基本方法及重点参数匹配情况进行了分析,优选出4款底部填充材料。通过对4款材料关键参数的理论计算及恒定加速度、热力学耦合仿真计算,优选出一种材料作为样本材料。同时对底部填充材料验证内容进行了梳理,通过试验验证摸索出材料的适用范围及边界条件。该底部填充胶的选型验证方法对于军用混合集成电路其他聚合材料的选型具有一定的指导意义。