焊球倒装
常用和先进的替代引线键合的互联技术是倒装芯片技术称为C4,即受控塌陷芯片连接(Controlled Collapse Chip Connection)或FC(Flip Chip,倒装芯片。这项技术是在20世纪20世纪60年代中期,LBM发明,或引线的电感低,为0.05~0.1nH(相比之下,直径为25um的引线电感约为1nH/m),因此频率响应高以及低的串扰和同步开关噪声。
倒装芯片还提供了硅芯片高的封装密度,在密封封装中,硅芯片在高度接近125um(5mil)的陶瓷基板上紧密“堆叠”在一起,用于需要倒装芯片间距约为 0.5 毫米(2000 万)的环氧树脂底部填充层压基板)。
适量的热量可以通过焊料凸点从裸片的正面传导到下面的封装,但是,必须从裸片的背面(面朝上)去除非常高的热量(在快的设备中产生) ,虽然使用硅脂或聚合物的热连接已成为一种更便宜的选择,但这可能需要精心制作的导热垫/棒和昂贵的封装,这些封装必须围绕特定用途的植入物和 I/O 焊盘。球形芯片设计,这意味着非常大的体积或高成本。
倒装芯片已用于层压基板(例如 PCB),通过使用底部填充聚合物来纠正热膨胀系数 (CTE) 的不匹配。尽管这些聚合物基板降低了封装成本,但它们可能会进一步降低冷却能力。为了进一步降低工艺成本,在现有的A1焊盘周围,有研究采用热超声球焊技术(去除引线)在焊盘上形成凸块。同时,也使用导热聚合物或微球。为了充分利用倒装芯片技术,需要重新设计现有芯片上的面阵I/O的倒装芯片焊盘,但这些焊盘不允许在传统封装中进行有效的引线键合(尽管面阵自动结合)。
这种重新设计减缓了倒装芯片技术的使用,虽然长期以来一直存在将外围焊盘重新排列为区域阵列焊盘格式的过程,但与的区域阵列IO芯片设计相比,这些设计的传热效率( through bumps)很低,串扰很高,所以这只是一个过渡阶段。然而,由于小尺寸和高频的要求,诸如手机应用之类的大众使用的便携式终端已经克服了这个问题。
目前,这些应用需要更高性能的芯片和更高的 Si 芯片密度(堆叠),目前更多的芯片设计为真正的面阵、倒装芯片格式。这种互连方法比引线键合增长得更快,并且推测它可能(多年)取代它们成为许多产品应用的首选互连方法。
球凸点/柱凸点倒装
越来越多地使用带有球形凸块(柱形凸块)的倒装芯片。例如,数十亿个表面声波 (SAW) 滤波器和数亿个 IC 由它们互连。现有四核上的引线键合设计。对这项技术的需求如此之大,以至于几乎每家自动键合设备制造商都生产了专用的球凸点键合机,可以快速将数万个球凸点键合到整片晶圆上,划片后可用于倒装芯片(通常使用导电环氧树脂或其他粘合方法)。