倒装晶片的组装基板的设计及制造

1、倒装晶片的组装基板的设计及制造基板技术是倒装晶片工艺需要应对的最大挑战。因为尺寸很小（小的元件，小的球径，小的球间距，小的贴装 目标），基板的变动可能对制程良率有 很大影响：密间距贴装良率极易受限于阻焊膜和焊盘的尺寸公差；由于尺寸通常很小，对基板的变形非常敏感；基板焊盘的表面处理直接影响焊接性能和可靠性；基板的厚度也影响到产品的可靠性；由于暴露在周围环境中，水汽在基板内会导致阻焊膜和碾压层分层；使用前需要烘烤，影响整个工艺流程；储存环境需要干燥；设计师必须在基板成本、制造技术、产品功能、供应商制程能力和良率之 间找到平衡点。基板材料一般为硬质板和柔性柔性电路板的材料一股为聚酰亚胺，其粘贴在铜线

2、路上。由于制造工艺的问题，往往会有胶水被 “挤出” ，在组装工艺中会产生大量气泡的现象，如图 1所示。（ 1 ）阻焊膜阻焊膜一股以液态定影技术获得（ LPI ），也可以使用干膜法。典型的 LPI 材料有 TaiyoPSR 4000（Aus303 , Aus5），Enthone DSR3421 和Probinmer 65/74/77 。不同的获得方式其厚度会不太一样 ，采用 “沟槽 ”方式 的厚度0.40.7 mil , 一般为12 mil。SMD方式会有较厚的阻焊膜，厚的 阻焊膜会减小晶 片下的间隙，从而影响底部填充工艺及可靠性，同时厚的阻焊 膜会增加 “阻焊膜阴影效应” ，影响装配良率。图

3、1 回流焊接过程中产生气泡阻焊膜的开孔设计和制造精度对装配良率及可靠性有非常大的影响。通常阻焊膜在铜箔上窗口精度为±3 mil 3 slgma，比较好的可以图 2 阻焊膜偏移导致贴片干涉及误差阻焊膜窗口设计时要考虑以下因素：阻焊膜窗口尺寸公差 一一SMtol ;阻焊膜位置公差一一SMre ;贴片偏差一一PMpe。不考虑阻焊膜厚度的影响，其窗口尺寸与各偏差之间的关系如图 3 所示。图 3 阻焊膜窗口与各偏差之间的关系如果考虑阻焊膜的厚度，我们必须要注意阻焊膜 “阴影效应” 。由于它的存在，使得焊球在回流焊接过程中不 能完全接触焊盘而形成完整的 “可控坍塌连 接”，导致焊点内应力的或者电

4、气连接问题。在图 4 中， Mt 为铜箔上阻焊膜厚度； Bd 为焊球直径； MShadow 为阴影 区，焊球不能接触焊盘。图 4 阻焊膜 “阴影效应 ”示意图为了消除阻焊膜 “阴影效应 ”的影响，需要适当加大阻焊膜的窗口。（ 2 ）焊盘的设计较大的焊盘可以以满足贴装设备精度要求，同时在回流焊接过程中，使焊球有足够的塌陷，让最小的焊球亦能接触焊盘并焊接完好。但焊盘太大，会减小器件和阻焊膜之间的间隙，从而影响底部填充工艺。在设计时需要考察供应商真正的制造能力。倒装晶片焊盘设计的一般常见的有以下几种形式。四周单排或交错排例，采用 NSMD （No Solder Mask Defined ）方 式，铜

5、线由焊盘之间引出至导通微孔。这种 方式常见于间距较大的设计，而对于精细间距的焊盘设计，则应用细导线技术将铜线引出，如图 5 所示。单独的焊盘，应用在较大的间距设计中，采用 SMD （Solder Mask Defined ）方式。阻焊膜 “沟槽 ” ，这种设计比较常见。所有焊盘和一部分铜线暴露在阻焊膜窗口内，这样可以降低阻焊膜窗 口偏移的影响，如图 6 所示。图 5 焊盘设计（ 1 ）6 焊盘设计（ 2 ）阻焊窗口直接开设在铜导线上，以暴露在窗口内的一部分铜导线作为焊盘，这也是一种常见的方式，如图 7 所示。焊盘的制造精度一股为±2mil 3 slgma ,通常会由于过蚀而产生系统偏差。下面是我们可以经常见到