1. 连接材料
定义: DCA,也称为倒置芯片技术,直接将芯片安装在基板上,并通过焊球或其他连接材料实现电气和机械连接。

出于环境保护和性能提升的双重考虑,大多数DCA应用在基板侧和芯片凸点侧均采用无铅合金。此举旨在响应环保要求并确保产品性能。当DCA应用于芯片封装时,会在芯片和基板之间形成一个保护性的自由空间,这对于防止MEMS(微机电系统)元件受到机械损伤和污染至关重要。
在非熔化凸点的应用中,它们通常用作支撑结构,以保持芯片与基板之间的适当距离,同时确保电气连接的可靠性。
此外,在某些场景下,例如低温组装,一些特殊材料,如带焊料帽的镍凸点和涂有导电胶的金凸点,也得到了广泛应用。
2. 装配问题及保护措施
芯片的组装过程对连接材料的选择和组装工艺有很高的要求,以确保器件的性能、可靠性和长寿命。
(1)分段过程中的保护
- 敏感性:释放步骤完成后,芯片极易受到机械损伤和污染,尤其是在含有微小运动部件的设备中。
- 污染影响:即使是微小的颗粒也会严重阻碍芯片元件的运动。
(2)防护措施
- 金刚石刀片切割:虽然常用,但应采取额外措施保护晶圆移动表面。

- 激光切割和断路切割:一种相对干净的切割方法,但仍然需要保护晶体表面。
- 塑料粘合膜:用于保护晶圆的活性表面,包括双面晶圆。
- 薄塑料薄膜:预钻辅助孔,以防止材料接触 MEMS 有源元件。
- UV 释放胶带和光刻胶涂层:提供额外的保护,其中大部分是标准电子晶圆产品的改进版本。
- 特殊聚合物粘合剂:紫外线固化和/或可脱粘,易于清洁,不留残胶。
3. 芯片粘合剂和包装添加剂的必要性
在芯片封装过程中,选择合适的芯片粘合剂对于确保高质量的封装至关重要,这主要是因为粘合剂必须严格满足低应力、低污染的标准。虽然传统的改性环氧树脂粘合剂可以满足部分要求,但目前的技术更倾向于使用具有其他优势的聚合物材料。
硅树脂以其超低模量而闻名,备受青睐,已成为芯片封装行业的首选材料。例如,道康宁的WL3000和WL5000系列硅基产品专为需要低应力、低温固化和高可靠性的应用而设计。这些材料应用广泛,不仅适用于传统芯片封装,而且在生物芯片和集成电路(IC)封装领域也展现出巨大的潜力。

芯片封装技术面临着各种严格的要求,这些要求源于不同芯片组件特定的内部环境需求。例如,在高速振动环境下运行的芯片必须在真空环境中运行,以确保精确的机械运动并避免惰性气体分子的干扰。相反,一些芯片需要低湿度或低氧环境来保持长期的性能稳定性。
除了上述真空、低湿度和低氧环境外,某些芯片器件还需要特定的添加剂才能正常工作。例如,有些器件需要高湿度环境作为润滑剂来提高运行效率;另一些器件则需要防粘连物质(可以是液体、固体或气体)来防止封装内元件之间发生不必要的粘连。
总而言之,芯片封装的复杂性不仅在于需要熟悉并掌握芯片粘合剂、盖板密封材料等关键组件的选择和应用,还在于需要深入理解并熟练运用各种内部添加剂,以满足不同器件的独特需求。这一过程的成功取决于对各种材料特性的深刻理解以及对器件需求的精准把握。

