芯片組裝技術(shù)是微組裝核心技術(shù)之一, 其組裝質(zhì)量直接影響整個器件和組件的性能。隨著混合集成電路向著高性能、高密度以及小型化、低成本的方向發(fā)展，對芯片的組裝技術(shù)和可靠性提出了更高的要求。根據(jù)芯片種類和應(yīng)用環(huán)境的不同，芯片組裝應(yīng)選用合適的組裝技術(shù)。芯片組裝技術(shù)主要有粘接和焊接兩種。粘接分為絕緣粘接和導(dǎo)電粘接；焊接則可根據(jù)實現(xiàn)方式的不同，分為回流焊接和共晶焊接等。
無論以何種方式來實現(xiàn)芯片的組裝，在實際生產(chǎn)中，不可避免會遇到芯片組裝失效的情況。
這種類型的分離，一般會在芯片同粘接材料的粘接強度小于粘接材料同底座的粘接強度的情況下發(fā)生。發(fā)生此類分離的原因可能是粘接材料本身粘接強度不足、粘接工藝缺陷、芯片背面沾污等。
圖1 是一例典型的案例，從中可見，粘接材料明顯沒有與芯片背面產(chǎn)生適當連接，失效因此發(fā)生。
這種分離類型一般是在底座同粘接材料之間的粘接強度小于芯片同粘接材料之間的粘接強度的情況下出現(xiàn)的，出現(xiàn)這類分離的原因可能是粘接材料不適應(yīng)底座材料、粘接工藝缺陷、底座粘接面沾污等。
圖2 即為一例典型案例，從中可見，管殼襯底粘接處明顯沒有粘接材料，失效因此發(fā)生。
這種類型的分離表現(xiàn)為芯片被剪切掉后，芯片和底座上均保留部分粘接材料，即粘接材料自身內(nèi)部發(fā)生斷裂，這是由于粘接材料在焊接工藝過程中受熱不均，或自身的質(zhì)量較差所致。
具體案例如圖3所示。
引起膠水氣泡的原因一般有兩種，其一，在倒入膠水時候，導(dǎo)致空氣進入膠水內(nèi)部，而膠水黏度比較高，使空氣無法從中逃脫；其二，調(diào)試膠水不均勻，兩種就是導(dǎo)致膠水出現(xiàn)氣泡最直接的原因。芯片粘接過程中空洞的出現(xiàn)會導(dǎo)致很多問題的出現(xiàn)，最嚴重，全線無法生產(chǎn)，需要保證粘接效果無氣泡也是非常重要的。
如圖4示,芯片粘接/貼合產(chǎn)生的空洞。
使用芯片粘接工藝時，應(yīng)保證粘接界面有良好的潔凈度，并在芯片表面施加適當壓力。獲得良好的表面狀態(tài)清潔和施加壓力都是為了形成界面分子間的結(jié)合力。等離子清洗是一種高效的清潔方法。大量資料及試驗數(shù)據(jù)表明，采用微波等離子對被粘接界面進行處理，可達到清洗、活化和刻蝕等處理效果。
如芯片在點銀膠前基板上存在污染物，會導(dǎo)致銀膠呈圓形形態(tài)，此時接觸角度大于90°，呈現(xiàn)不潤濕的現(xiàn)象，不利于芯片粘接；等離子清洗后，即可使工作表面粗糙度及親水性大大提高，有利于銀膠鋪展及芯片粘接。
芯片粘接時采用的固化溫度、固化時間與所選用的導(dǎo)電膠型號直接相關(guān)，一般型號的導(dǎo)電膠通常有多個推薦的固化條件，在電路允許的溫度范圍內(nèi)采用最高溫度條件固化，有利于提高粘接質(zhì)量。同時，提高對粘接芯片施加的壓力，也可增加芯片與膠的微觀接觸面積，進一步提高粘接可靠性。
芯片焊接時除保證焊接表面無污染、表面氧化程度低之外，合理的焊接溫度和壓力等也是保證焊接質(zhì)量的重要因素。
焊接溫度設(shè)置過低或者預(yù)熱不充分，使得被焊樣品沒有達到等溫狀態(tài)，可能導(dǎo)致焊料處溫度未到達實際熔點以上；焊料熔化不充分，潤濕性降低，即形成冷焊點。
焊接溫度設(shè)置過高，易導(dǎo)致焊料過量溢出，焊接界面之間存留的焊料過薄，降低環(huán)境變化及機械應(yīng)力下的焊接可靠性。適當?shù)暮附訅毫δ茉黾雍附硬牧现g的微觀接觸面積，促進焊料對基體界面的潤濕鋪展，也有利于排除氣泡，減小空洞。
芯片粘接時，會出現(xiàn)空洞和氣泡的情況。可通過真空、壓力和溫度的切換，將氣體往除泡機的艙體注入、釋放的過程，從而在除泡機艙體內(nèi)維持較高壓力的工作環(huán)境。
此時將含有氣泡的芯片放入除泡機的艙體內(nèi)，芯片表面的氣泡因為含有殘留的空氣，此時與除泡機內(nèi)部的高壓環(huán)境相作用形成壓力差，從而達到將芯片表面的氣泡排擠到邊緣排出的效果，保證了芯片封裝過程中的安全性與穩(wěn)定性。
隨著技術(shù)的發(fā)展, 芯片的組裝方法將會越來越多并且不斷完善。半導(dǎo)體器件焊接或粘接的失效，主要與焊接面潔凈度或平整度差、氧化物存留、加熱不當和基片鍍層質(zhì)量有關(guān)。要解決芯片粘接不良問題，必須明確不同焊接與粘接方法的機理, 逐一分析引發(fā)失效的相關(guān)因素，針對性地從粘接材料、封裝工藝實施改進，從而提高芯片組裝的可靠性。
根據(jù)芯片組裝質(zhì)量分析芯片粘接或焊接情況，可對芯片粘接材料、粘接工藝等加以控制和優(yōu)化，從而提高組裝質(zhì)量，最大程度地避免組裝失效的發(fā)生。
屹立芯創(chuàng) · 除泡品類開創(chuàng)者
