非導電漿料 (NCP)與常規的毛細管底部填充料在使用流程上有差異。常規的毛細管底部填充料需要在倒裝芯片與基板之間的凸點和焊盤接觸以后,通過回流的方式進行電互連達到封裝保護的目的,而使用 NCP,可以直接通過熱壓的方式,讓凸點和焊盤直接接觸實現電氣互連,省去了助焊劑相關的工序。NCP 在固化后僅僅起看形成機械連接并保持凸點和焊盤的接觸壓力的作用。圖示為使用 NCP 進行熱壓鍵合的組裝過程,其中鍵合過程的關鍵是控制加熱峰值溫度和加熱時間。
目前,NCP 的主要研究方向是減少孔洞和確保互連效果,這可從降低最小黏度、提高去氧化活性、控制固化速度等著手。此外,NCP 優良的導熱性和較長的工作壽命十分受人關注。
NCP 一般是指液態形式的底部填充料,也有以膜形式存在的非導電膜(NCF)。NCF 材質柔軟,可以夾在 PET(聚對苯二甲酸乙三醇酯)之類的塑料薄膜中作為卷材使用。晶圓級封裝由于尺寸小和工藝成木低的優點在封裝生產中獲得廣泛使用,NCF 作為薄膜材料可應用在晶圓級封裝申。如圖所示,在晶圓正面貼 NCF,在晶圓背面貼劃片膜,進行劃片后割成小塊芯片。劃片完成后,倒裝芯片在基板上經過熱壓過程固化成型。
NCF 是預放置在芯片正面的,這樣既可以保護凸點,薄芯片又不會有溢出到頂部的問題。晶圓級NCF的材料為改性環氧樹脂,在80~95℃下具有高流動性,在該溫度下可實現無孔洞層壓,材料的高透明度和無孔洞有助于檢測晶圓表面上的對準標識。NCF 的缺點是黏合速度比 NCP 慢,同時它對于不同凸點高度的芯片沒有靈活性,只能考慮配以不同厚度的膜。
NCF 具有成本低、操作方便、片間間距小等優點,可以采用無孔熱軋復合機在有凸點圖形的晶圓活性側進行鍵合。
晶圓級NCF具備以下特性:與晶圓正面具有良好的黏著力和良好的機械性能,以防止 NCF 在切割過程中被損壞;熱壓焊時NCF基體可以快速軟化、流動和潤濕。
盡管 NCF 作為底層填充料具有上述優勢,但它仍然存在一些具有挑戰性的問題。由于NCF 的導電性是通過物理/機械接觸實現的,而且沒有形成金屬連接點,因此其導電性和載流能力有限,在高溫/高濕度或熱循環下的可靠性仍需進一步提高。NCF在高電流密度環境下需要滿足接觸點的低接觸電阻、高載統能力和高可靠性的要求。同NCP一樣,NCF的使用問題是孔洞和在晶圓減薄和劃片時所產生的晶圓或芯片裂紋,以及NCF 的分層。
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