摘要
在Esprit项目Hiperprint中,为高频通讯应用开发了一种低成本技术。这种新技术具有能够将细间距元件和面积阵列封装贴装到板结构,包括倒装芯片。为了不使成本上涨,需要将在芯片上的后续加工工艺步骤减少到最少。
绪言
大致在5年前,随着先进的通讯和计算机电路的高组装密度和高的操作频率的迫切要求,而萌生了设立这个项目的理念。显然,那时标准细线PCB和芯片及用于集成电路的线封装类型技术具有局限性,在寻求解决倒装芯片技术的问题中发现了其的优点。其缺点是后续加工工艺成本相当高。在该项目中,我们在成本合理的倒装芯片和后续组装细线技术中使用了最新的改型技术,以大批量的制造能力满足了最终的要求。
测试和使用的基板材料是环氧树脂基材料,其满足了低成本、低介电常数、可接受的TCE和平整度的标准。基板上的互连焊盘与标准的SMT焊接工艺兼容。芯片上有一层可与焊盘面积键合的可焊涂层。这样就可将倒装芯片粘附到基板上,并作为标准SMT组装和焊接工艺的其中一部分。测试可分为三类;认可合格的芯片(KGD),认可合格的基板(KGS)和组件组装后的测试。
本文将重点论述本项目开发出的组装技术,不过,对某些很重要的、与基板组装相关的技术在本文中也进行了探讨。
倒装芯片器件
最初进行的工作是用5.5mm2和11mm2的倒装芯片、采用不同的焊盘间距、尺寸和布局(见表1)。这些器件具有菊链连接,用于构造几种测试组件,按照图1和图2中要求,可确保PCB和组装技术的工艺极限值。在器件上互连焊盘的镍层上化学镀金,以便提供可焊的涂层。
表 1 最初用于实验的测试芯片
名
称 | 芯片尺寸(mm) | 类
型 | 间距(μm) | 焊盘尺寸(μm) | 焊盘编号 |
L1 | 11X11 | 外围 | 300 | 150 | 135 |
L2 | 11X11 | 外围 | 250 | 100 | 167 |
L3 | 11X11 | 外围 | 200 | 100 | 207 |
L4 | 11X11 | 外围 | 200 | 75 | 207 |
L5 | 11X11 | 外围 | 175 | 75 | 239 |
L6 | 11X11 | 交错 | 300 | 150 | 259 |
L7 | 11X11 | 面积 | 750 | 150 | 224 |
L8 | 11X11 | 面积 | 500 | 150 | 483 |
L9 | 11X11 | 面积 | 300 | 125 | 1295 |
M1 | 5.5X5.5 | 外围 | 300 | 150 | 63 |
M2 | 5.5X5.5 | 外围 | 250 | 100 | 79 |
M3 | 5.5X5.5 | 外围 | 200 | 100 | 99 |
M4 | 5.5X5.5 | 外围 | 200 | 75 | 99 |
M5 | 5.5X5.5 | 外围 | 175 | 75 | 115 |
M6 | 5.5X5.5 | 外围 | 150 | 75 | 131 |
M7 | 5.5X5.5 | 交错 | 300 | 150 | 115 |
M8 | 5.5X5.5 | 交错 | 200 | 100 | 187 |
M9 | 5.5X5.5 | 面积 | 750 | 150 | 48 |
M10 | 5.5X5.5 | 面积 | 500 | 150 | 120 |
M11 | 5.5X5.5 | 面积 | 300 | 125 | 288 |
图1(左) Tesch芯片L1
注意:11mm2 300μm间距,150μm焊盘外围阵列
图2 (右)测试芯片M11
注意:5.5mm2 300μm间距,125μm完全面积阵列
一旦完成了这项工作,又结合评估结构和可靠性结构对测试芯片进行了深入的开发研究,如象;加热元件、温度传感器、应力感应器等,参见图3。
图3 内置有评估和可靠性结构的Tesch芯片
生产工作示范装置,是该项目的最后一项工作。为了完成这项工作及生产出认可的合格器件,Alcatel Microelectronics公司着手进行了下列工作:
a) 连续性的测试
b) 总电流或IDDQ短路测试
c) 框式氧化物完整性测试(GOI)
d) 增加电压IDDQ测试
e) 高压IDDQ测试
f) 功能测试