芯片封装——组装

文章来源：学习那些事

本文简单介绍了芯片封装在芯片的组装过程中的连接材料、组装问题和保护措施以及芯片黏结剂和封装内添加剂的必要性。

芯片封装在芯片的组装过程中，连接材料的选择和组装技术至关重要，直接影响到器件的性能和可靠性。

1 连接材料

直接芯片安装（DCA）
定义：DCA，又称倒装芯片技术，直接将芯片安装在基板上，通过焊料凸点或其他连接材料实现电气和机械连接。

连接材料多样性：DCA的连接材料种类繁多，包括合金焊料凸点、焊膏、不熔凸点、真空淀积金属、压力连接、各向同性导电黏结膏和各向异性导电膜等。
无铅合金：无论是基板还是芯片凸点，大多数DCA使用的焊料都是无铅合金，以满足环保和性能要求。
芯片封装中的DCA应用
优点：DCA可在芯片与基板之间形成保护性的自由空间区，有助于保护MEMS器件免受机械损伤和污染。
不熔凸点：在芯片封装中，不熔凸点常被用作支架，以保持芯片与基板之间的间距，同时提供可靠的电气连接。
特殊材料：带焊料帽的镍凸点、带导电胶的金凸点等也在特定应用中得到使用，特别是在需要低温组装的场合。

2 组装问题和保护措施

芯片的组装过程对连接材料的选择和组装工艺的要求极高，以确保器件的性能、可靠性和长寿命。
分割工艺中的保护
敏感性：芯片在完成释放步骤后，极易受到机械损伤和污染，特别是在包含微小活动部件的器件中。
污染影响：即使是微小的颗粒也可能严重妨碍芯片器件的运动。
保护措施
金刚石刀片切割：虽然常用，但需采取额外措施保护晶片活动面。

激光分割和折断分割：相对干净的分割方法，但仍需保护晶片面。
塑性粘贴膜：用于保护晶片活动面，包括双面晶圆。
薄塑料膜：预先冲制辅助孔，避免材料接触MEMS活动部件。
UV释放带和光刻涂层：提供额外的保护，这些材料多数由电子晶片的标准产品改性而来。
特殊聚合物黏结剂：UV固化和/或松解，易于清理，不留残留物。

3 芯片黏结剂和封装内添加剂的必要性

芯片黏结剂
在芯片的封装过程中，芯片黏结剂的选择至关重要，因为它必须满足两个核心要求：低应力和低污染。
虽然传统的改性环氧黏结剂在一定程度上可以使用，但现代技术更倾向于采用具有更多优点的聚合物材料。硅树脂因其极低的模量而备受青睐，特别适合用于芯片的封装。

封装内添加剂
某些芯片的封装要求极为特殊和复杂，因为不同的器件可能需要不同的内部环境来满足其功能需求。例如，一些高速振动的芯片器件需要在真空条件下工作，以避免惰性气体分子对其机械运动的影响。而另外一类芯片器件则可能需要低湿或低氧环境来保持其性能稳定。
除了真空和低湿低氧环境外，还有一些器件需要特定的添加剂来实现其功能。例如，某些器件可能需要高湿度环境作为润滑剂，而另一些则可能需要抗粘连的液体、固体或气体来防止内部部件之间的粘连。
综上所述，芯片器件的封装技术涉及到广泛而复杂的要求，包括芯片黏结剂、盖板密封材料和封装内添加剂的选择。为了满足这些要求，需要深入了解各种材料的性能和特点，并根据具体器件的需求进行精心设计和选择。

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审核编辑 黄宇