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Underfill 類別與發展中的解決方案(二)
發布時間:2022/12/08 16:21


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科普芯視角 | Underfill 類別與發展中的解決方案(一)


科普芯視角 | Underfill 類別與發展中的解決方案(三)



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為適應倒裝芯片窄節距互連的填充需求,產業界提出了一種新型的預成底部填充技術(Prcassenbly Undetfill)。這種技術既能簡化工藝,又能對窄節距互連(小于100um)進行良好的底部填充。顧名思義,預成型底部填充技術是指厎部填充料在芯片互連之前就被施加在芯片或基板上,在后續的回流或熱壓鍵合過程中,芯片凸點互連與底部填充固化的工藝同時完成。

相關技術及所用的底部填充料主要包括非流動底部填充料 (No-Flow Underfill, NUF)、晶圓級底部填充料 (Wafer Level Underfill, WLUF)、非導電漿料(NCP)和非導電膜 (NCF)。其中 NUF 與NCP/NCF 有所區別,前者所謂的 “No-Flow”過程是將封裝材料及助焊劑等在焊料回流時同時進行焊球的互連過程,而 NCP/NCE 是一種非導電材料(膜),是利用倒裝鍵合的熱壓方式將焊球互連及封裝材料固化同步完成的。

 

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03


 非流動底部填充工藝的工藝流程 



非流動底部填充工藝的提出,必然要求與之相應的底部填充料的發展,對此工藝可知,非流動底部填充料除需要具備毛細管底部填充料的性能外,還需要具備助焊功能,這樣才能形成良好的焊球互連結構。


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早期針對上圖中的寬書距凸點的非流動底部填充技術是通過回流來實現凸點互連與底部填充料固化的,為了避免底部填充料中的SiO2顆粒鑲嵌在互連界面影響接頭的形成與電互連的可靠性,早期的底部填充料申不含或只含很少的SiO2填料,所以具有較高的熱膨脹系數,降低了封裝的可靠性。
非流動底部填充料的工藝難點:由于底部填充料在焊球回流焊連接之前已鋪展在芯片基板上,因此在焊球連接過程中,底部填充料中的 SiO2填料容易被限制在焊球之間,造成焊球連接失效。為了解決這一問題,對非流動底部填充工藝進行了改進,主要包括在加熱過程中施加壓力、采用雙層非流動底部填充工藝等。
總之,非流動底部填充工藝的出現大大簡化了倒裝芯片底部填充料的工藝過程。
04


 晶圓級底部填充工藝 



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晶圓級真空貼壓膜系統家族


隨著芯片之間的空隙越來越小,傳統的毛細管底部填充工藝在生產效率和成本方面面臨巨大挑戰,特別是對于大尺寸芯片而言。因此,開發了晶圓級底部填充工藝作為替代方案之一。晶圓級封裝是指以整片晶圓為封裝結構單元,封裝之后進行單個組件的切割,晶圓級封裝大大提高了封裝的效率,與之對應地出現了一種新的底部填充材料晶圓級底部填充料,其因可靠性高、生產成本低,并且能夠與表面貼裝技術工藝兼容等優點,引起了人們的廣泛重視,并得到了快速的發展。



晶圓級底部填充工藝首先在晶圓上通過合適的涂層工藝(層壓或涂覆等)添加一層底部填充料,并對底部填充料加熱除去溶劑進行預固化,然后通過平整化露出互連凸點,接著將晶圓進行切割以獲得帶凸點的單個組件,組件與基板通過表面安裝工藝相連。

晶圓級底部填充工藝去除助焊劑及其后續清除過程,在焊料回流過程中周圍的底部填充料可以有效地保護焊球,防止焊球的開裂、失效和機械破損,底部填充料的固化和焊球接點的形成同時進行。該工藝把集成電路前道和后道的一些工序集合在封裝工藝中,有效地提高了倒裝芯片的生產效率。

晶圓級底部填充工藝符合焊料凸點的窄節距、小直徑、高度降低及芯片厚度變薄的發展方向,可以應用在2.5D封裝中,得到了越來越廣泛的應用。

此外,晶圓級底部填充工藝的高工序集成度進一步加強了芯片制造廠、封裝企業及材料供應商之間的配合。





屹立芯創 Elead Tech


屹立芯創依托核心的熱流、氣壓等高精尖技術,以多領域除泡系統和晶圓級真空貼壓膜系統為代表的兩大先進封裝設備體系已成功多年量產,正躋身成為全球熱流與氣壓技術的領導者。20年+的技術沉淀,專注提升除泡和貼壓膜制程良率,提供半導體產業先進封裝領域整體解決方案,成功賦能全球半導體、芯片、新能源、5G、汽車等多個細分領域。


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