半導體封裝為什麼要用倒裝工藝

1. 半導體bumping工藝

Bumping, 一般是指倒裝LED晶元（flip chip）工藝中，在wafer晶圓表面做出的銅錫或金凸點（英文就是專bumping），屬晶元倒過來貼到PCB板上後，bumping凸點與PCB上的導電焊盤連接，用於加電驅動LED，
從intel早起的CPU到現在蘋果的AP處理器，都是先做bumping再和其他晶元一起做到PCB基板上成模塊的。

2. 半導體封裝行業設備dp,da,fc是什麼意思

DP：digital power，數字電源；

DA：die attach, 焊片；

FC：flip chip，倒裝。

3. 半導體封裝，半導體封裝是什麼意思

半導體封裝簡介:

半導體生產流程由晶圓製造、晶圓測試、晶元封裝和封裝後測試組成。半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立晶元的過程。封裝過程為：來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝後，被切割為小的晶片（Die），然後將切割好的晶片用膠水貼裝到相應的基板（引線框架）架的小島上，再利用超細的金屬（金、錫、銅、鋁）導線或者導電性樹脂將晶片的接合焊盤（Bond Pad）連接到基板的相應引腳（Lead）,並構成所要求的電路；然後再對獨立的晶片用塑料外殼加以封裝保護，塑封之後，還要進行一系列操作，如後固化（Post Mold Cure）、切筋和成型（Trim&Form）、電鍍（Plating）以及列印等工藝。封裝完成後進行成品測試，通常經過入檢（Incoming）、測試（Test）和包裝（Packing）等工序，最後入庫出貨。典型的封裝工藝流程為：劃片 裝片 鍵合 塑封 去飛邊 電鍍 列印 切筋和成型 外觀檢查 成品測試 包裝出貨。
1 半導體器件封裝概述
電子產品是由半導體器件(集成電路和分立器件)、印刷線路板、導線、整機框架、外殼及顯示等部分組成，其中集成電路是用來處理和控制信號，分立器件通常是信號放大，印刷線路板和導線是用來連接信號，整機框架外殼是起支撐和保護作用，顯示部分是作為與人溝通的介面。所以說半導體器件是電子產品的主要和重要組成部分，在電子工業有「工業之米"的美稱。
我國在上世紀60年代自行研製和生產了第一台計算機，其佔用面積大約為100 m2以上，現在的攜帶型計算機只有書包大小，而將來的計算機可能只與鋼筆一樣大小或更小。計算機體積的這種迅速縮小而其功能越來越強大就是半導體科技發展的一個很好的佐證，其功勞主要歸結於：(1)半導體晶元集成度的大幅度提高和晶圓製造(Wafer fabrication)中光刻精度的提高，使得晶元的功能日益強大而尺寸反而更小；(2)半導體封裝技術的提高從而大大地提高了印刷線路板上集成電路的密集度，使得電子產品的體積大幅度地降低。
半導體組裝技術(Assembly technology)的提高主要體現在它的封裝型式(Package)不斷發展。通常所指的組裝(Assembly)可定義為：利用膜技術及微細連接技術將半導體晶元(Chip)和框架(Leadframe)或基板(Sulbstrate)或塑料薄片(Film)或印刷線路板中的導體部分連接以便引出接線引腳，並通過可塑性絕緣介質灌封固定，構成整體立體結構的工藝技術。它具有電路連接，物理支撐和保護，外場屏蔽，應力緩沖，散熱，尺寸過度和標准化的作用。從三極體時代的插入式封裝以及20世紀80年代的表面貼裝式封裝，發展到現在的模塊封裝，系統封裝等等，前人已經研究出很多封裝形式，每一種新封裝形式都有可能要用到新材料，新工藝或新設備。
驅動半導體封裝形式不斷發展的動力是其價格和性能。電子市場的最終客戶可分為3類：家庭用戶、工業用戶和國家用戶。家庭用戶最大的特點是價格便宜而性能要求不高；國家用戶要求高性能而價格通常是普通用戶的幾十倍甚至幾千倍，主要用在軍事和航天等方面；工業用戶通常是價格和性能都介於以上兩者之間。低價格要求在原有的基礎上降低成本，這樣材料用得越少越好，一次性產出越大越好。高性能要求產品壽命長，能耐高低溫及高濕度等惡劣環境。半導體生產廠家時時刻刻都想方設法降低成本和提高性能，當然也有其它的因素如環保要求和專利問題迫使他們改變封裝型式。
2 封裝的作用
封裝(Package)對於晶元來說是必須的，也是至關重要的。封裝也可以說是指安裝半導體集成電路晶元用的外殼，它不僅起著保護晶元和增強導熱性能的作用，而且還是溝通晶元內部世界與外部電路的橋梁和規格通用功能的作用。封裝的主要作用有：
(1)物理保護。因為晶元必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質對晶元電路的腐蝕而造成電氣性能下降，保護晶元表面以及連接引線等，使相當柔嫩的晶元在電氣或熱物理等方面免受外力損害及外部環境的影響；同時通過封裝使晶元的熱膨脹系數與框架或基板的熱膨脹系數相匹配，這樣就能緩解由於熱等外部環境的變化而產生的應力以及由於晶元發熱而產生的應力，從而可防止晶元損壞失效。基於散熱的要求，封裝越薄越好，當晶元功耗大於2W時，在封裝上需要增加散熱片或熱沉片，以增強其散熱冷卻功能；5～1OW時必須採取強製冷卻手段。另一方面，封裝後的晶元也更便於安裝和運輸。
(2)電氣連接。封裝的尺寸調整(間距變換)功能可由晶元的極細引線間距，調整到實裝基板的尺寸間距，從而便於實裝操作。例如從以亞微米(目前已達到0．1 3μm以下)為特徵尺寸的晶元，到以10μm為單位的晶元焊點，再到以100μm為單位的外部引腳，最後劍以毫米為單位的印刷電路板，都是通過封裝米實現的。封裝在這里起著由小到大、由難到易、由復雜到簡單的變換作用，從而可使操作費用及材料費用降低，而且能提高工作效率和可靠性，特別是通過實現布線長度和阻抗配比盡可能地降低連接電阻，寄生電容和電感來保證正確的信號波形和傳輸速度。
(3)標准規格化。規格通用功能是指封裝的尺寸、形狀、引腳數量、間距、長度等有標准規格，既便於加工，又便於與印刷電路板相配合，相關的生產線及生產設備都具有通用性。這對於封裝用戶、電路板廠家、半導體廠家都很方便，而且便於標准化。相比之下，裸晶元實裝及倒裝目前尚不具備這方面的優勢。由於組裝技術的好壞還直接影響到晶元自身性能的發揮和與之連接的印刷電路板(PCB)的設計和製造，對於很多集成電路產品而言，組裝技術都是非常關鍵的一環。

3 封裝的分類
半導體(包括集成電路和分立器件)其晶元的封裝已經歷了好幾代的變遷，從DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到MCP再到SIP，技術指標一代比一代先進，包括晶元面積與封裝面積之比越來越接近於1，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，引腳數增多，引腳間距減小，重量減小，可靠性提高，使用更加方便等等。封裝(Package)可謂種類繁多，而且每一種封裝都有其獨特的地方，即它的優點和不足之處，當然其所用的封裝材料、封裝設備、封裝技術根據其需要而有所不同。

4. 封裝技術的封裝的作用

封裝(Package)對於晶元來說是必須的，也是至關重要的。封裝也可以說是指安裝半導體集成電路晶元用的外殼，它不僅起著保護晶元和增強導熱性能的作用，而且還是溝通晶元內部世界與外部電路的橋梁和規格通用功能的作用。封裝的主要作用有：
(1)物理保護。因為晶元必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質對晶元電路的腐蝕而造成電氣性能下降，保護晶元表面以及連接引線等，使相當柔嫩的晶元在電氣或熱物理等方面免受外力損害及外部環境的影響；同時通過封裝使晶元的熱膨脹系數與框架或基板的熱膨脹系數相匹配，這樣就能緩解由於熱等外部環境的變化而產生的應力以及由於晶元發熱而產生的應力，從而可防止晶元損壞失效。基於散熱的要求，封裝越薄越好，當晶元功耗大於2W時，在封裝上需要增加散熱片或熱沉片，以增強其散熱冷卻功能；5～1OW時必須採取強製冷卻手段。另一方面，封裝後的晶元也更便於安裝和運輸。
(2)電氣連接。封裝的尺寸調整(間距變換)功能可由晶元的極細引線間距，調整到實裝基板的尺寸間距，從而便於實裝操作。例如從以亞微米(目前已達到0．1 3μm以下)為特徵尺寸的晶元，到以10μm為單位的晶元焊點，再到以100μm為單位的外部引腳，最後劍以毫米為單位的印刷電路板，都是通過封裝米實現的。封裝在這里起著由小到大、由難到易、由復雜到簡單的變換作用，從而可使操作費用及材料費用降低，而且能提高工作效率和可靠性，特別是通過實現布線長度和阻抗配比盡可能地降低連接電阻，寄生電容和電感來保證正確的信號波形和傳輸速度。
(3)標准規格化。規格通用功能是指封裝的尺寸、形狀、引腳數量、間距、長度等有標准規格，既便於加工，又便於與印刷電路板相配合，相關的生產線及生產設備都具有通用性。這對於封裝用戶、電路板廠家、半導體廠家都很方便，而且便於標准化。相比之下，裸晶元實裝及倒裝目前尚不具備這方面的優勢。由於組裝技術的好壞還直接影響到晶元自身性能的發揮和與之連接的印刷電路板(PCB)的設計和製造，對於很多集成電路產品而言，組裝技術都是非常關鍵的一環。

5. 什麼是「倒裝裝晶元」（Flip Chip）它的結構如何它有哪些優點

Flip chip(倒裝晶元抄)：一種無引腳結構，一般含有電路單元。 設計用於通過適當數量的位於其面上的錫球(導電性粘合劑所覆蓋)，在電氣上和機械上連接於電路。
FC類型晶元無banding線，改為直接用沉澱錫的方式封裝，所以相對與打線的晶元，具有以下幾個優點
1）具有優良的電性能和熱特性
2）在中等焊球間距的情況下，I/O數可以很高3）不受焊盤尺寸的限制
4）可以適於批量生產
5）可大大減小尺寸和重量
這種封裝形式一般用在對晶元體積有較高要求的晶元封裝上，如手機、平板內的晶元

6. 晶元封裝的封裝步驟

板上晶元（ChipOnBoard,COB)工藝過程首先是在基底表面用導熱環氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環氧樹脂)覆蓋矽片安放點，然後將矽片直接安放在基底表面，熱處理至矽片牢固地固定在基底為止，隨後再用絲焊的方法在矽片和基底之間直接建立電氣連接 。
裸晶元技術主要有兩種形式：一種是COB技術，另一種是倒裝片技術（FlipChip）。板上晶元封裝（COB），半導體晶元交接貼裝在印刷線路板上，晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實現，晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實現，並用樹脂覆蓋以確保可靠性。雖然COB是最簡單的裸晶元貼裝技術，但它的封裝密度遠不如TAB和倒片焊技術 。 （1）熱壓焊
利用加熱和加壓力使金屬絲與焊區壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力，使焊區（如AI）發生塑性形變同時破壞壓焊界面上的氧化層，從而使原子間產生吸引力達到「鍵合」的目的，此外，兩金屬界面不平整加熱加壓時可使上下的金屬相互鑲嵌。此技術一般用為玻璃板上晶元COG 。
（2）超聲焊
超聲焊是利用超聲波發生器產生的能量，通過換能器在超高頻的磁場感應下，迅速伸縮產生彈性振動，使劈刀相應振動，同時在劈刀上施加一定的壓力，於是劈刀在這兩種力的共同作用下，帶動AI絲在被焊區的金屬化層如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI絲和AI膜表面產生塑性變形，這種形變也破壞了AI層界面的氧化層，使兩個純凈的金屬表面緊密接觸達到原子間的結合，從而形成焊接。主要焊接材料為鋁線焊頭，一般為楔形 。
（3）金絲焊
球焊在引線鍵合中是最具代表性的焊接技術，因為現在的半導體封裝二、三極體封裝都採用AU線球焊。而且它操作方便、靈活、焊點牢固（直徑為25UM的AU絲的焊接強度一般為0.07～0.09N/點），又無方向性，焊接速度可高達15點/秒以上。金絲焊也叫熱（壓）（超）聲焊主要鍵合材料為金（AU）線焊頭為球形故為球焊 。
COB封裝流程
第一步：擴晶。採用擴張機將廠商提供的整張LED晶片薄膜均勻擴張，使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開，便於刺晶。第二步：背膠。將擴好晶的擴晶環放在已刮好銀漿層的背膠機面上，背上銀漿。點銀漿。適用於散裝LED晶元。採用點膠機將適量的銀漿點在PCB印刷線路板上。第三步：將備好銀漿的擴晶環放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將LED晶片用刺晶筆刺在PCB印刷線路板上。第四步：將刺好晶的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恆溫靜置一段時間，待銀漿固化後取出(不可久置，不然LED晶元鍍層會烤黃，即氧化，給邦定造成困難)。如果有LED晶元邦定，則需要以上幾個步驟；如果只有IC晶元邦定則取消以上步驟。第五步：粘晶元。用點膠機在PCB印刷線路板的IC位置上適量的紅膠(或黑膠)，再用防靜電設備(真空吸筆或子)將IC裸片正確放在紅膠或黑膠上。第六步：烘乾。將粘好裸片放入熱循環烘箱中放在大平面加熱板上恆溫靜置一段時間，也可以自然固化(時間較長)。第七步：邦定(打線)。採用鋁絲焊線機將晶片(LED晶粒或IC晶元)與PCB板上對應的焊盤鋁絲進行橋接，即COB的內引線焊接。第八步：前測。使用專用檢測工具(按不同用途的COB有不同的設備，簡單的就是高精密度穩壓電源)檢測COB板，將不合格的板子重新返修。第九步：點膠。採用點膠機將調配好的AB膠適量地點到邦定好的LED晶粒上，IC則用黑膠封裝，然後根據客戶要求進行外觀封裝。第十步：固化。將封好膠的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恆溫靜置，根據要求可設定不同的烘乾時間。第十一步：後測。將封裝好的PCB印刷線路板再用專用的檢測工具進行電氣性能測試，區分好壞優劣 。
與其它封裝技術相比，COB技術價格低廉（僅為同晶元的1/3左右）、節約空間、工藝成熟。但任何新技術在剛出現時都不可能十全十美，COB技術也存在著需要另配焊接機及封裝機、有時速度跟不上以及PCB貼片對環境要求更為嚴格和無法維修等缺點 。
某些板上晶元(CoB)的布局可以改善IC信號性能，因為它們去掉了大部分或全部封裝，也就是去掉了大部分或全部寄生器件。然而，伴隨著這些技術，可能存在一些性能問題。在所有這些設計中，由於有引線框架片或BGA標志，襯底可能不會很好地連接到VCC或地。可能存在的問題包括熱膨脹系數(CTE)問題以及不良的襯底連接 。 30多年前，「倒裝晶元」問世。當時為其冠名為「C4」，即「可控熔塌晶元互連」技術。該技術首先採用銅，然後在晶元與基板之間製作高鉛焊球。銅或高鉛焊球與基板之間的連接通過易熔焊料來實現。此後不久出現了適用於汽車市場的「封帽上的柔性材料(FOC)」；還有人採用Sn封帽，即蒸發擴展易熔面或E3工藝對C4工藝做了進一步的改進。C4工藝盡管實現起來比較昂貴(包括許可證費用與設備的費用等)，但它還是為封裝技術提供了許多性能與成本優勢。與引線鍵合工藝不同的是，倒裝晶元可以批量完成，因此還是比較劃算 。
由於新型封裝技術和工藝不斷以驚人的速度涌現，因此完成具有數千個凸點的晶元設計目前已不存在大的技術障礙小封裝技術工程師可以運用新型模擬軟體輕易地完成各種電、熱、機械與數學模擬。此外，以前一些世界知名公司專為內部使用而設計的專用工具目前已得到廣泛應用。為此設計人員完全可以利用這些新工具和新工藝最大限度地提高設計性，最大限度地縮短面市的時間 。
無論人們對此抱何種態度，倒裝晶元已經開始了一場工藝和封裝技術革命，而且由於新材料和新工具的不斷涌現使倒裝晶元技術經過這么多年的發展以後仍能處於不斷的變革之中。為了滿足組裝工藝和晶元設計不斷變化的需求，基片技術領域正在開發新的基板技術，模擬和設計軟體也不斷更新升級。因此，如何平衡用最新技術設計產品的願望與以何種適當款式投放產品之間的矛盾就成為一項必須面對的重大挑戰。由於受互連網帶寬不斷變化以及下面列舉的一些其它因素的影響，許多設計人員和公司不得不轉向倒裝晶元技術 。
其它因素包括：
①減小信號電感——40Gbps(與基板的設計有關)；②降低電源/接地電感；③提高信號的完整性；④最佳的熱、電性能和最高的可靠性；⑤減少封裝的引腳數量；⑥超出引線鍵合能力，外圍或整個面陣設計的高凸點數量；⑦當節距接近200μm設計時允許；S片縮小(受焊點限制的晶元)；⑧允許BOAC設計，即在有源電路上進行凸點設計 。

7. 晶元封裝的主要步驟是什麼啊

板上晶元（Chip On Board, COB)工藝過程首先是在基底表面用導熱環氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環氧樹脂)覆蓋矽片安放點，然後將矽片直接安放在基底表面，熱處理至矽片牢固地固定在基底為止，隨後再用絲焊的方法在矽片和基底之間直接建立電氣連接。

裸晶元技術主要有兩種形式：一種是COB技術，另一種是倒裝片技術（Flip Chip）。板上晶元封裝（COB），半導體晶元交接貼裝在印刷線路板上，晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實現，晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實現，並用樹脂覆蓋以確保可靠性。雖然COB是最簡單的裸晶元貼裝技術，但它的封裝密度遠不如TAB和倒片焊技術。

COB主要的焊接方法：
（1）熱壓焊

利用加熱和加壓力使金屬絲與焊區壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力，使焊區（如AI）發生塑性形變同時破壞壓焊界面上的氧化層，從而使原子間產生吸引力達到「鍵合」的目的，此外，兩金屬界面不平整加熱加壓時可使上下的金屬相互鑲嵌。此技術一般用為玻璃板上晶元COG。

（2）超聲焊

超聲焊是利用超聲波發生器產生的能量，通過換能器在超高頻的磁場感應下，迅速伸縮產生彈性振動，使劈刀相應振動，同時在劈刀上施加一定的壓力，於是劈刀在這兩種力的共同作用下，帶動AI絲在被焊區的金屬化層如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI絲和AI膜表面產生塑性變形，這種形變也破壞了AI層界面的氧化層，使兩個純凈的金屬表面緊密接觸達到原子間的結合，從而形成焊接。主要焊接材料為鋁線焊頭，一般為楔形。

（3）金絲焊

球焊在引線鍵合中是最具代表性的焊接技術，因為現在的半導體封裝二、三極體封裝都採用AU線球焊。而且它操作方便、靈活、焊點牢固（直徑為25UM的AU絲的焊接強度一般為0.07～0.09N/點），又無方向性，焊接速度可高達15點/秒以上。金絲焊也叫熱（壓）（超）聲焊主要鍵合材料為金（AU）線焊頭為球形故為球焊。

COB封裝流程
第一步：擴晶。採用擴張機將廠商提供的整張LED晶片薄膜均勻擴張，使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開，便於刺晶。

第二步：背膠。將擴好晶的擴晶環放在已刮好銀漿層的背膠機面上，背上銀漿。點銀漿。適用於散裝LED晶元。採用點膠機將適量的銀漿點在PCB印刷線路板上。

第三步：將備好銀漿的擴晶環放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將LED晶片用刺晶筆刺在PCB印刷線路板上。

第四步：將刺好晶的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恆溫靜置一段時間，待銀漿固化後取出(不可久置，不然LED晶元鍍層會烤黃，即氧化，給邦定造成困難)。如果有LED晶元邦定，則需要以上幾個步驟；如果只有IC晶元邦定則取消以上步驟。

第五步：粘晶元。用點膠機在PCB印刷線路板的IC位置上適量的紅膠(或黑膠)，再用防靜電設備(真空吸筆或子)將IC裸片正確放在紅膠或黑膠上。

第六步：烘乾。將粘好裸片放入熱循環烘箱中放在大平面加熱板上恆溫靜置一段時間，也可以自然固化(時間較長)。

第七步：邦定(打線)。採用鋁絲焊線機將晶片(LED晶粒或IC晶元)與PCB板上對應的焊盤鋁絲進行橋接，即COB的內引線焊接。

第八步：前測。使用專用檢測工具(按不同用途的COB有不同的設備，簡單的就是高精密度穩壓電源)檢測COB板，將不合格的板子重新返修。

第九步：點膠。採用點膠機將調配好的AB膠適量地點到邦定好的LED晶粒上，IC則用黑膠封裝，然後根據客戶要求進行外觀封裝。

第十步：固化。將封好膠的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恆溫靜置，根據要求可設定不同的烘乾時間。

第十一步：後測。將封裝好的PCB印刷線路板再用專用的檢測工具進行電氣性能測試，區分好壞優劣。

與其它封裝技術相比，COB技術價格低廉（僅為同晶元的1/3左右）、節約空間、工藝成熟。但任何新技術在剛出現時都不可能十全十美，COB技術也存在著需要另配焊接機及封裝機、有時速度跟不上以及PCB貼片對環境要求更為嚴格和無法維修等缺點。

某些板上晶元(CoB)的布局可以改善IC信號性能，因為它們去掉了大部分或全部封裝，也就是去掉了大部分或全部寄生器件。然而，伴隨著這些技術，可能存在一些性能問題。在所有這些設計中，由於有引線框架片或BGA標志，襯底可能不會很好地連接到VCC或地。可能存在的問題包括熱膨脹系數(CTE)問題以及不良的襯底連接。

將晶元封裝在一個封裝體內或其表面上是封裝界沿用了多年的一種傳統的封裝技術。如LPCC、TBGA、SOIC和DIPS等都採用這種封裝方法。90年代以來，隨著應用領域的大力驅動，封裝技術不斷取得日新月異的進展。單從封裝技術新名詞的涌現速度就足以說明封裝技術的不斷發展。近幾年在各種期刊和會議錄文章中出現的封裝技術縮略詞更是層出不窮，令人眼花繚亂，應接不暇。

人們對銅引線框架的特性及其相關的工藝技術並不陌生。採用金線與其它合金(如銅等)的引線鍵合技術已接近完美的程度。最近幾年，引線鍵合的節距(交錯節距)不斷減小，已由原來的100μm降至80μm、50μm、35μm，2002年已降至25μm。目前的封裝多採用下列兩種形式：1種是採用封帽的氣密封裝；另一種是採用模壓化合物或液體密封劑的灌封方式，使最終的封裝體能經受住可靠性測試。此外，與PCB的互連採用針式引線，其形狀可分為直接鷗翼形成「J」形。三四年以前，製造產品的最終目的通常是最大限度地延長使用壽命。但如今的情況已大不相同了，消費類產品已達到極為豐富的程度。一旦產品出現故障，人們通常採用的方法是棄舊購新，因為購買新產品的價格甚至比維修還要劃算。這也足以說明，大部分產品的價格已發生了許多變化。

2 倒裝晶元技術的發展

30多年前，「倒裝晶元」問世。當時為其冠名為「C4」，即「可控熔塌晶元互連」技術。該技術首先採用銅，然後在晶元與基板之間製作高鉛焊球。銅或高鉛焊球與基板之間的連接通過易熔焊料來實現。此後不久出現了適用於汽車市場的「封帽上的柔性材料(FOC)」；還有人採用Sn封帽，即蒸發擴展易熔面或E3工藝對C4工藝做了進一步的改進。C4工藝盡管實現起來比較昂貴(包括許可證費用與設備的費用等)，但它還是為封裝技術提供了許多性能與成本優勢。與引線鍵合工藝不同的是，倒裝晶元可以批量完成，因此還是比較劃算。

由於新型封裝技術和工藝不斷以驚人的速度涌現，因此完成具有數千個凸點的晶元設計目前已不存在大的技術障礙小封裝技術工程師可以運用新型模擬軟體輕易地完成各種電、熱、機械與數學模擬。此外，以前一些世界知名公司專為內部使用而設計的專用工具目前已得到廣泛應用。為此設計人員完全可以利用這些新工具和新工藝最大限度地提高設計性，最大限度地縮短面市的時間。

無論人們對此抱何種態度，倒裝晶元已經開始了一場工藝和封裝技術革命，而且由於新材料和新工具的不斷涌現使倒裝晶元技術經過這么多年的發展以後仍能處於不斷的變革之中。為了滿足組裝工藝和晶元設計不斷變化的需求，基片技術領域正在開發新的基板技術，模擬和設計軟體也不斷更新升級。因此，如何平衡用最新技術設計產品的願望與以何種適當款式投放產品之間的矛盾就成為一項必須面對的重大挑戰。

由於受互連網帶寬不斷變化以及下面列舉的一些其它因素的影響，許多設計人員和公司不得不轉向倒裝晶元技術。

其它因素包括：

①減小信號電感——40Gbps(與基板的設計有關)；
②降低電源／接地電感；
③提高信號的完整性；
④最佳的熱、電性能和最高的可靠性；
⑤減少封裝的引腳數量；
⑥超出引線鍵合能力，外圍或整個面陣設計的高凸點數量；
⑦當節距接近200μm設計時允許；S片縮小(受焊點限制的晶元)；
⑧允許BOAC設計，即在有源電路上進行凸點設計。

然而，由於倒裝晶元工藝的固有特點使採用倒裝晶元工藝製作的封裝並非是全密封的，且還要使用剛性凸點。在這一點上，它與採用引線鍵合將晶元與基板相連接的方法有所不同。許多早期的C4設計都與晶元(熱膨脹系數，即CTE約為2．3-2．8ppm)一起組裝在陶瓷基板(CTE為7ppm)上。這種設計通常需要底部填料以確保晶元與基板的可靠連接。底部填充的主要作用是彌補晶元與基板之間在功率與／或熱循環期間出現的CTE失配，而不起隔離潮濕的作用。CTE失配有可能造成晶元與基板以不同的速度膨脹和收縮，最終會導致晶元的斷裂。

倒裝晶元工藝自問世以來一直在微電子封裝中得到廣泛應用。最近5年由於對提高性能，增加凸點數量和降低成本等方面不斷提出新的要求。為了滿足這些要求，許多知名大公司已對倒裝晶元技術做了許多改進。由於晶元尺寸已經增加，凸點節距已經減小，促進新型基板材料不斷問世，晶元凸點製作工藝和底部填充技術不斷改善，環保型無鉛焊料逐步得到廣泛應用，致使互連的選擇越來越廣泛。

3 新工藝問世

最近幾年由於應用領域不斷對工藝提出新的要求，世界各國，尤其是美國從事封裝技術研究的機構和公司都紛紛推出其新的工藝和技術。這些新的工藝可省去以往那些價格昂貴的基板和工藝步驟，直接在PCB上安裝更小的晶元。這些工藝尤其適用於低成本的消費類產品。此外，最近一些公司還開發出一種採用有機基板的新工藝。這種有機基板的最大優勢在於它的製造成本。它比陶瓷基板工藝的成本要低得多，而設計的線條卻可以達到非常細密的程度。自從有機基板出現以來，為了滿足日益縮小的特徵尺寸的要求，許多公司已開發出有機基板專用的工具和工藝技術。

可供選擇的基板材料十分豐富，包括柔性基板(帶狀)、疊層基板(FR-4、FR-5、BTTM等)、組合基板(有機組合薄層或疊層上的薄膜介質材料)、氧化鋁陶瓷、HiTCETM陶瓷、以及具有BCBTM介質層的玻璃基板等，可謂應有盡有。幾年前，如果一個 高速晶元組件所耗的功率較高，凸點在2000個以上，節距為200pm的話，其製造難度與製作成本將會高的難以想像。但就目前的工藝設備與技術能力而言，對同類難度產品的製造與組裝成品率都已達到相當高的水平，且製造成本已趨於合理化。推動這些新工藝發展的驅動力是什麼呢?其實，與任何新技術相同，推動其發展的動力仍是為了達到生產與樣品基板的普及性、基板與組裝成本、封裝設計要求與可靠性等因素之間的平衡。

4 成本問題

像其它技術一樣，倒裝晶元技術的製造成本仍然與技術和批量大小密切相關。目前大多數工藝的成本仍然十分高昂，而標准工藝仍受批量生產程度的驅使。此外，可靠性也是需要解決的一個問題。許多公司在進行有機封裝時仍在使用針對氣密封裝的可靠性標准。目前有許多公司正在和JEDEC討論解決這一問題的辦法。近一段時間，各種科技期刊報道了多篇論述這一問題的文章。估計在不遠的將來有望出台一套專門適用於有機封裝技術的標准。與此同時，供應商與用戶也在不斷努力，為滿足單個用戶的特殊要求提供必要的可靠性。過去，IC封裝通常需要進行下面一系列的可靠性測試。

①在121℃下進行168個小時的相對濕度壓力鍋蒸煮試驗(RH-PCT)；
②在150℃下完成1000小時的高溫存儲(HTSL)試驗；
③在85℃下完成1000小時，85％相對濕度溫度-溫度偏壓試驗(RH-THBT)；
④在-55℃-+125℃下完成1000個循環。
⑤在130℃下完成超過168小時，85％相對濕度強加速溫濕應力試驗(RH-HSAT)。

封裝與PCB的二級可靠性包括許多項不同的測試。這些測試需要在0℃-100℃下完成300個循環。JEDEC對測試標准和循環的停留時間做了十分詳細的規定。

隨著有機封裝應用領域的不斷擴大，可靠性問題將成為該技術面臨的主要挑戰。其中由潮氣吸收引起的分層，以及由封裝結構的精細程度和電流密度過高引起的電遷移等問題都必須得到更多的關注。聚醯亞胺是吸潮性能最差的材料之一。盡管目前的一層或兩層帶狀生產都採用這種材料，但它與銅的粘接性能較差，因此有機封裝要想取得長足發展必須解決這些問題。

5 失效機理

要充分理解材料在使用過程中出現的失效機理仍需要通過濕氣和腐蝕測試，如PCT和HAST等。不過這些測試是否應該用作鑒定失效的基本條件仍有爭議。這些問題還有待JEDEC和其它機構的進一步商議。除此之外，封裝界還在探討其它的測試手段。一些公司認為，一理了解了失效的機理就可以取消某些測試標准。

然而，一些特殊應用的產品仍要與許多噴氣式飛機部件、醫療部件、衛星、導彈等一起進行溫度循環實驗。在這類情況下仍需要可靠性更高、壽命更長的倒裝晶元封裝。因此必須開發一種適合高速大功耗(5—100W)工作的晶元工藝技術。這類晶元的凸點通常在2000-5000個，節距在200μm或以下。盡管有許多公司正在從事這方面的研究，但誰會成為最大的贏家目前尚不明朗。

迄今為止，每個公司都在制訂各自的工作目標，因此市場上的工藝技術及支撐產品的種類十分繁雜。主要包括CSP、DCA、COB和FCBGA(倒裝
晶元焊球網路陣列)等。

6 選擇

倒裝晶元的最終結果是一個封裝，但它本身是一種工藝而並非封裝。可以採用各種不同的方法改變工藝以滿足各種不同的應用要求。最基本的步驟包括：製作晶元封裝凸點、切片、將晶元倒裝在基板或載體上、晶元與基板再流焊、在晶元與基板之間進行底部填充、老化、製作BGA焊球、將最終的封裝組裝到另一塊印製電路板(通常為FR-4)上。

是否選擇倒裝晶元技術作為最終的封裝選擇主要取決於基板的選擇。通常基板必須符合下列要求：

①晶元的電學要求(電感、電容、電阻、傳播延遲、EMI等)；
②根據供應商提供的基板設計特點(線條、間隔、通孔尺寸、通孔直徑等)進行設計；
③成本要求；
④焊球或焊膏(含鉛或無鉛)的組份；
⑤熱性能要求；
⑥尺寸要求；
⑦應用對封裝可靠性的要求；
⑧應用對PCB或二極可靠性的要求。

7 結論

綜上所述，在設計或製造中遇到問題時應常與組裝夥伴共同商討對策。因為他們所擁有的模擬軟體可以對任何電參數和熱特性進行模擬，可最終選出最佳的封裝手段；他們的建模能力可滿足新型設計的高速要求；他們擁有豐富的經驗和可靠的數據,完全可根據設計方案完成產品的生產和製作；他們還擁有對最終產品的測試能力，還可以就材料的選擇、熱選擇、焊料合金和組裝結構提出切實可行的建議。

8. 倒裝晶元在封裝過程中與普通晶元有什麼區別

與Wire bonding相比，TAB焊封裝高度小。

★TAB焊單位面積上可容納更多的引線， 封裝密度高。
★TAB焊採用Cu箔引線，導熱、導電及機械性能好。
★TAB焊鍵合強度是Wire bonding的3~10倍。