芯片贴装相关技术

倒装芯片的芯片规模封装(CSP, chip scale package)通常是以矩阵条的形式处理的，而高性能零件是在载体或“船”中处理的。传统的CSP条状形式每条含有8~10个单元，CSP芯片尺寸范围从2.5~11 mm2。高性能芯片尺寸范围从11~26mm2，封装的变化从23~50mm2。

　　芯片处理(Die handling)

　　倒装芯片安装机器需要能够处理以各种形式出现的芯片。窝伏尔组件(Waffle pack)、卷带供料器(tape feeder)和晶圆环(wafer ring)是其中最普遍的形式，它们每一个都有优点和局限。

　　窝伏尔组件(Waffle pack)：允许组装已知好芯片(KGD, known good die)的封装。这减少了将电器上有问题的芯片放入电器上好的封装内。纵横比(aspect ratio)或者芯片尺寸相当于窝伏尔组件(Waffle pack)的凹坑尺寸应该紧密控制，以减少处理期间芯片的移动。理想地，在X与Y轴上，凹坑的尺寸应该不大于芯片尺寸的百分之十。在高产量装配中使用窝伏尔组件(Waffle pack)的限制条件是相对很少芯片可以放在或者2"或者4"的窝伏尔组件(Waffle pack)内。芯片越大，越少可以放在组件内，它导致经常性的机器装料。最后，使用窝伏尔组件(Waffle pack)在芯片安装工序之前产生一个额外的工序，芯片拣选/拾取和放置。

　　卷带供料器(tape feeder)：以卷带供料器给与芯片安装机器的芯片对于芯片安装工艺的优点类似于窝伏尔组件(Waffle pack)方法。卷带供料器的使用通常解决KGD的问题，可适合于那些装备用倒装芯片贴装但不能处理晶圆(wafer)的SMT机器。同样，卷带供料的芯片要求在芯片安装之前的芯片拣选/拾取与贴装工艺。

　　晶圆环(wafer ring)：粘贴在带上供给机器的晶圆和晶圆环也许是最普遍的芯片供给形式，特别是在传统的芯片安装工艺中。该方法通常最适合于高产量装配。它也要求对有关芯片排出(die-eject)优化的严密注意。芯片排出针和芯片排出帽需要仔细挑选，以实现一个稳定的排出工艺。其他参数，诸如针尾高度和排射速度，需要检定。如果这些参数不考虑，芯片破裂、微裂纹和误拾可能会发生。

　　芯片排出(Die Ejecting)

　　为了从晶圆带上成功地排出芯片，关键是定制排出冲头(eject chuck)(或帽)的尺寸和正确地将排出针(eject needle)间隔到芯片尺寸。作为一般原则，针的周长间隔应该不小于芯片周长的80%，并且总是有一根针在中央位置(图一)。

　　针的选择是排出工艺的另一个关键方面。带尖刺的针可能刻伤芯片的背面，这可能导致裂纹。在顶尖有一个半径的排出针应该不会刺伤卷带，因此消除这个问题。可是，通常需要两阶段的排出工艺。图2a说明初始的排出针位置。通过机器软件增加一个短暂延时，以允许带从芯片的角上剥离。当围绕顶针周围的带仍保持与芯片接触时，针可以升到编程的最后位置，芯片拾取工序可以完成(图2b)。较大的芯片要求较长的延时来等待卷带从边缘剥离。

　　芯片拾取(Die Picking)

　　叭」ぞ甙凑斩フ氲牟牧侠囱≡瘢?Ω梦?酒?ㄖ瞥叽纭M耆?帕械牡棺熬г?flip chip)的芯片(die)(芯片顶面全部放置了锡球)要求一个柔顺的接触表面，以维持真空。这通常是对于大的芯片(大于10mm2)。

　　周围排列锡球的芯片允许用户选择硬顶尖的工具，它可加速在较小芯片上贴装期间的芯片粘贴。材料必须是防静电的，因此不会伤害到电路。

　　视觉系统(Vision Systems)

　　对于视觉识别的一个关键考虑是用来看基准点的光波长度。在IC封装中使用的材料有很多：陶瓷、金属、聚合物和半导体。每一种材料都有独特的反射和反射特性。实际上，当要识别在晶圆或基板上的独特图案时，这就变成范围很宽的对比度、亮度和光泽因素。在许多情况中，简单地调节摄像机上的机械设定(亮度、f-stop、入射光角度、光圈)不足以把基准点从背景中分辨出来。光的波长的实际改变，如从白光到红光，可能需要来保证准确的基准点定位。图三显示以相同的光设定的不同LED颜色怎样影响芯片的照明及其视觉出来。

　　上助焊剂的系统(Fluxing Systems)

　　倒装芯片锡球与焊盘上助焊剂的方法也可能不同。典型的方法是盖印助焊剂(stamp fluxing)、印刷助焊剂(print fluxing)、和滴涂助焊剂(dispense fluxing)。同样，每个方法有其优点和缺点。不仅要考虑所希望的上助焊剂媒介的材料特性，而且要考虑与每种工艺相联系的设备投资和工艺时间。另外，每个锡球的助焊剂用量和助焊剂作用的总的表面面积对下游工序和最终产品的可靠性有重要的影响。甚至助焊剂标榜为“免洗”助焊剂，一个设计差劲的上助焊剂工艺可能会使助焊剂的“免洗特性毫无作用。

盖印助焊剂(stamp fluxing)：在这种方法中，一个小的托盘放在FCA机器内面。助焊剂