芯片鍵合:芯片與基板結(jié)合的精密工藝過程
封裝過程是制造半導(dǎo)體的后道工序,其順序是研磨、切割、貼片、線接、成型。這些工序的順序可以根據(jù)封裝技術(shù)的變化而變化,也可以相互緊密聯(lián)系或合并。本文主要介紹晶圓鍵合,這是一種封裝技術(shù),用于在切割過程后將從晶圓分離的芯片與封裝基板(引線框架或PCB)進行接合。
就像發(fā)動機安裝在汽車上以提供動力一樣,通過將半導(dǎo)體芯片粘接在引線框架或印刷電路板(PCB)上,將芯片與外部連接起來。芯片粘接后,應(yīng)能承受封裝后產(chǎn)生的物理壓力,并能散發(fā)芯片工作時產(chǎn)生的熱量。必要時,它必須保持恒定的導(dǎo)電或?qū)崿F(xiàn)高水平的絕緣。因此,隨著芯片變得越來越小,鍵合方法變得越來越重要。
單獨地取出附著在膠帶上的芯片被稱為“Pick”。當(dāng)用柱塞從晶圓片中取出好的芯片時,將它們放置在封裝基板表面稱為“Place”。這兩項被稱為“Pick & Place”的任務(wù)是在貼片機(Die Bonde)上完成的。芯片粘接好后,未拆下的壞片保留在膠帶上,在框架回收時全部丟棄。在這個過程中,通過在Mapping Table2中輸入晶圓測試結(jié)果(Go / No Go)來對好的芯片進行排序。
每一個芯片都要被單獨分離,并以較弱的附著力粘在切片膠帶上。這時,要把水平放置在膠帶上的芯片一個接一個地?fù)炱饋砭筒荒敲慈菀琢恕_@是因為即使用真空吸取器拉起它也不容易脫落,如果強行拔出,它會對芯片造成物理損傷。
因此,使用一種容易拾取芯片的方法:“彈射”。其中使用頂出器對目標(biāo)芯片施加物理力,使其與其他芯片產(chǎn)生輕微的步長差異。將芯片從底部彈出后,用真空帶柱塞從上面拉起芯片。同時,用真空拉住膠帶的底部,使膠帶面平整。 當(dāng)粘接芯片時,通過使用焊料或含有金屬的膏體(Power Tr)連接,或聚合物(聚酰亞胺)也可用于芯片粘合。在高分子材料中,含銀的膏狀或液態(tài)環(huán)氧樹脂相對容易使用,使用頻率較高。
當(dāng)使用環(huán)氧樹脂進行芯片粘合時,通過點膠將非常少量的環(huán)氧樹脂精確地涂在基材上。在其上放置芯片后,環(huán)氧樹脂通過回流或固化在150至250°C下硬化,以便將芯片和基材粘合在一起。此時,如果所涂環(huán)氧樹脂的厚度不恒定,則可能由于熱膨脹系數(shù)的差異而發(fā)生引起彎曲或變形的翹曲。由于這個原因,雖然當(dāng)環(huán)氧樹脂用量較少時更有利,但只要使用環(huán)氧樹脂,任何形式的翹曲都會發(fā)生。
這就是為什么最近使用更先進的粘合方法:模貼膜(DAF)的原因。雖然DAF有一些昂貴和難以處理的缺點,但它很容易涂抹一定的量,簡化了過程,因此它的使用量逐漸增加。
使用DAF時,一些空氣可以穿透薄膜,引起薄膜變形等問題。特別是,處理DAF的設(shè)備需要高精度。然而,使用DAF是主要原因,因為它可以減少缺陷率,提高生產(chǎn)率,因為它簡化了過程,增加了厚度的均勻性。
根據(jù)所基于的基板類型(引線框架或PCB),進行芯片鍵合的方向變化很大。長期以來,基于pcb的基板被頻繁使用,因為它可以批量生產(chǎn)小尺寸的封裝。因此,隨著粘接技術(shù)的多樣化,烘烤膠粘劑的溫度分布也在不斷發(fā)展。有代表性的粘接方法有熱壓縮或超聲波粘接。隨著封裝不斷向超薄類型發(fā)展,集成程度不斷提高,封裝技術(shù)也在多樣化。
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