在半導體工藝中，“鍵合”是指將晶圓芯片固定于基板上。鍵合工藝可分為傳統方法和先進方法兩種類型。傳統方法采用芯片鍵合(Die Bonding)（或芯片貼裝(Die Attach)）和引線鍵合(Wire Bonding)，芯片鍵合(Die Bonding)，是將芯片固定到基板（substrate）上的一道工藝。引線鍵合（wire bonding）則作為芯片鍵合的下道工序，是確保電信號傳輸的一個過程。 而先進方法則采用IBM公司在1960年研制開發出在芯片上制作凸點的倒裝芯片焊接工藝。以95Pb5Sn凸點包圍著電鍍NiAu的凸球。后來制作PbSn凸點，使用可控塌焊連接(Controlled collapse Component Connection, 簡稱C4技術)，該技術最初為自己的大型計算機主機所開發的一種高可靠的封裝技術。C4芯片具有優良的電學、熱學性能，封裝疲勞壽命至少提高10倍以上，倒裝芯片鍵合技術將芯片鍵合與引線鍵合相結合，通過芯片上的凸點直接將元器件朝下互連到基板、載體或者電路板上。 兩種芯片鍵合方式優勢對比 倒裝芯片元件主要用于半導體設備，有些元件，如無源濾波器，探測天線，存儲器裝備也開始使用倒裝芯片技術，由于芯片直接通過凸點直接連接基板和載體上。因此，更確切的說，倒裝芯片也叫DCA(Direct Chip Attach)，下圖中CPU及內存條等電子產品是最常見的應用倒裝芯片技術的器件。 下圖是內存條中存儲芯片通過倒裝技術與線路板連接，芯片與電路板中間通過填充膠固定。 在典型的倒裝芯片封裝中, 芯片通過3到5個密耳(1mil=25um)厚的焊料凸點連接到芯片載體上，底部填充材料用來保護焊料凸點。 下圖是一張典型的倒裝連接圖，芯片與下方的基板采用倒裝方式連接： 在芯片鍵合過程中，首先需在封裝基板上點上粘合劑。接著，將芯片頂面朝上放置在基板上。與此相反，倒裝芯片鍵合則是一種更加先進的技術，首先，將稱為“焊球(Solder Ball)”的小凸塊附著在芯片焊盤上。其次，將芯片頂面朝下放置在基板上。在這兩種方法中，組裝好的單元將經過一個被稱為溫度回流(Temperature Reflow)的通道，該通道可隨著時間的推移調節溫度，以熔化粘合劑或焊球。然后，在其冷卻后將芯片（或凸塊）固定到基板上。 環氧樹脂密封保護加固作用的前提是膠水已經固化，而焊點周圍有錫膏中的助焊劑殘留，如果底部填充膠與殘留的助焊劑不兼容，導致底部填充膠無法有效固化，那么底部填充膠也就起不到相應的作用了，因此，底部填充膠與錫膏是否兼容，是底部填充膠選擇與評估時需要重點關注的項目。 底部填充膠除起加固作用外，還有防止濕氣、離子遷移的作用，因此絕緣電阻也是底部填充膠需考慮的一個性能。底部填充膠主要的作用就是解決BGA/CSP芯片與PCB之間的熱應力、機械應力集中的問題，因此對底部填充膠而言，很重要的可靠性試驗是溫度循環實驗和跌落可靠性實驗。 使用環氧樹脂進行芯片鍵合時，可將極少量環氧樹脂精確地點在基板上。將芯片放置在基板上之后，通過回流(Reflow)或固化(Curing)，在150°C至250°C的溫度條件下使環氧樹脂硬化，以將芯片和基板粘合在一起。此時，若所使用環氧樹脂的厚度不均勻，則會因膨脹系數差異而導致翹曲(Warpage)，從而引起彎曲或變形。 正因為如此，一種使用晶片黏結薄膜（Die Attach Film, DAF）的先進鍵合方法成為近年來的首選方法。盡管DAF具有價格昂貴且難以處理的缺點，但卻易于掌握使用量，簡化了工藝，因此使用率正在逐漸增加。 DAF是一種附著在晶粒底部的薄膜。相比液態黏著劑，采用DAF可將厚度調整至非常小且恒定的程度。DAF不僅應用于芯片和基板之間的鍵合，還廣泛應用于芯片與芯片之間的鍵合，從而形成多晶片封裝（MCP）。換句話說，緊密粘合在芯片上的DAF等待切割工藝完成，然后在芯片鍵合過程中發揮自身的作用。 晶片黏結薄膜（DAF）的芯片鍵合工藝流程 從切割芯片的結構來看，位于芯片底部的DAF支撐著芯片，而切割膠帶則以弱粘合力牽拉著位于其下方的DAF。在這種結構中，要進行芯片鍵合，就需要在移除切割膠帶上的芯片和DAF之后立即將晶粒放置在基板上，并且不得使用環氧樹脂。由于在此過程中可跳過點膠工序，因此環氧樹脂的利弊被忽略，取而代之的是DAF的利弊。 使用DAF時，部分空氣會穿透薄膜，形成空洞從而引起薄膜變形等問題。因此，對處理DAF的設備的精度要求格外高。屹立芯創憑借過硬的技術水準，以核心技術為品質支撐，運用核心專利技術進一步保證制程穩定運行。真空壓力除泡系統VPS使用多重多段真空壓力切換系統，可根據材料特性分段設定壓力與真空數值，配備了雙增壓系統和雙溫控保護系統，保證封裝精度及良率。精準去除氣泡問題的同時，亦可幫助客戶大幅提升UPH、降低生產風險與成本、提高產品良率與可靠性。使用DAF膜能夠簡化工藝并提高厚度均勻性，從而降低缺陷率并提高生產率。 屹立芯創DAF貼合工藝應用成果 用于放置芯片的基板類型（引線框架或印刷電路板）不同，執行芯片鍵合的方向也存在很大差異。相應地，隨著鍵合技術的日益多樣化，用于烘干粘合劑的溫度曲線(Temperature Profile)也在不斷變化。其中一些具有代表性的鍵合方法包括加熱粘接和超聲波粘接。隨著集成技術的不斷提高，封裝工藝繼續朝著薄型化方向發展，封裝技術也變得多樣化。作為半導體芯片制造的后道工序，芯片封裝工藝包含背面研磨(Back Grinding)、劃片(Dicing)、芯片鍵合(Die Bonding)、引線鍵合(Wire Bonding)及成型(Molding)等步驟。這些工藝可根據封裝技術的變化進行調整、相互結合或合并。今天，我們將介紹芯片鍵合(die bonding)工藝，采用這種封裝工藝可在劃片工藝之后將從晶圓上切割的芯片黏貼在封裝基板（引線框架或印刷電路板）上。
