倒裝芯片上高熔點(diǎn)焊料與層壓基板上低熔點(diǎn)焊料
近幾年倒裝芯片互聯(lián)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高性能和消費(fèi)類電子產(chǎn)品。高性能封裝已經(jīng)取得穩(wěn)步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了I/O數(shù)超過1萬個且節(jié)距小于200um的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了陶瓷基板向低成本有機(jī)基板轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了無鉛焊料替代含鉛焊料等。向有機(jī)基板轉(zhuǎn)變促使了低熔點(diǎn)焊料取代高熔點(diǎn)焊料。
眾所周知，有機(jī)材料通常屬于環(huán)氧樹脂系，在超過250℃的溫度下不能保持長時間的穩(wěn)定，避免該問題的一種方法就是在層壓焊盤或者芯片的高熔點(diǎn)凸點(diǎn)上趁機(jī)低熔點(diǎn)的焊料。如下圖所示，芯片上的高熔點(diǎn)焊錫凸點(diǎn)與焊盤上的低熔點(diǎn)焊料形成互連。這種組合允許在與有機(jī)層壓基板兼容的溫度下進(jìn)行芯片和層壓基板的組裝。為了確保焊點(diǎn)能夠經(jīng)受層壓基板與芯片之間熱失配引起的大應(yīng)變，可進(jìn)行底部填充。當(dāng)芯片/下填料/層壓基板粘接為一體時，三者同時發(fā)生形變，減小芯片與層壓基板之間的相對運(yùn)動，進(jìn)而減小焊錫凸點(diǎn)的應(yīng)變。通過芯片上高熔點(diǎn)焊錫凸點(diǎn)與層壓基板上低熔點(diǎn)焊料進(jìn)行互聯(lián)的封裝組件，互聯(lián)后需進(jìn)行助焊劑殘渣清洗及底部填充。
結(jié)構(gòu)示意圖&實(shí)際焊點(diǎn)的剖面圖
若是由Cr/Cu、Cu/Cu組成UBM，當(dāng)雙焊料層經(jīng)過多次回流時，靠近UBM的焊料基體中Sn含量隨回流次數(shù)不斷增加，加快了與UBM的反應(yīng)，并最終導(dǎo)致Sn-Cu金屬間化合物從UBM基底上完全剝離。解決這一問題可以采用更穩(wěn)定的反應(yīng)阻擋層，例如Ni，或者增加Cu層厚度，或者使用針對性進(jìn)行配方優(yōu)化的低溫焊料，如深圳福英達(dá)FL-170低溫焊料。
當(dāng)將倒裝芯片粘接到有機(jī)層壓基板上之后，需徹底清洗助焊劑殘渣，并對組裝模塊進(jìn)行底部填充和固化，以克服芯片與基板之間的熱失配。這樣，即使是15mm的大尺寸芯片，也可以通過熱循環(huán)測試（-45~100℃，1cycle/h）。
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