将芯片牢靠于封装基板上的工艺 - 线片键合(Die Bonding) 

作为半导体制造的后段工序，封装工艺包括背面研磨(Back Grinding)、划片(Dicing)、芯片键合(Die Bonding)、引线键合(Wire Bonding)及成型(Molding)等办法。这些工艺的顺序可凭证封装手艺的转变举行调解、相互连系或合并。在上一期中，我们先容了将晶圆切割成单个芯片的划片工艺。今天小编就给各人先容一下芯片键合(die bonding)工艺，接纳这种封装工艺可在划片工艺之后将从晶圆上切割的芯片黏贴在封装基板（引线框架或印刷电路板）上。

1、什么是键合(Bonding)？

图1. 键合类型

在半导体工艺中，“键合”是指将晶圆芯片牢靠于基板上。键合工艺可分为古板要领和先进要领两种类型。古板要领接纳芯片键合(Die Bonding)（或芯片贴装(Die Attach)）和引线键合(Wire Bonding)，而先进方规则接纳IBM于60年月后期开发的倒装芯片键合(Flip Chip Bonding)手艺。倒装芯片键合手艺将芯片键合与引线键合相连系，并通过在芯片焊盘上形成凸块(Bump)的方法将芯片和基板毗连起来。

就像发念头用于为汽车提供动力一样，芯片键合手艺通过将半导体芯片附着到引线框架(Lead Frame)或印刷电路板(PCB, Printed Circuit Board)上，来实现芯片与外部之间的电毗连。完成芯片键合之后，应确保芯片能够遭受封装后爆发的物理压力，并能够消逝芯片事情时代爆发的热量。须要时，必需坚持恒定导电性或实现高水平的绝缘性。因此，随着芯片尺寸变得越来越小，键合手艺变得越来越主要。

2、芯片键合办法

图2. 芯片键合与倒装芯片键合之间的较量

在芯片键合历程中，首先需在封装基板上点上粘合剂。接着，将芯片顶面朝上安排在基板上。与此相反，倒装芯片键合则是一种越发先进的手艺，首先，将称为“焊球(Solder Ball)”的小凸块附着在芯片焊盘上。其次，将芯片顶面朝下安排在基板上。在这两种要领中，组装好的单位将经由一个被称为温度回流(Temperature Reflow)的通道，该通道可随着时间的推移调理温度，以熔化粘合剂或焊球。然后，在其冷却后将芯片（或凸块）牢靠到基板上。

3、芯片拾取与安排(Pick & Place)

图3. 芯片拾取和安排

逐个移除附着在切割胶带上数百个芯片的历程称为“拾取”。使用柱塞从晶圆上拾取及格芯片并将其安排在封装基板外貌的历程称为“安排”。这两项使命合称为“拾取与安排”，均在固晶机1上完成。完成对所有及格芯片的芯片键合之后，未移除的缺乏格芯片将留在切割胶带上，并在框架接纳时所有扬弃。在这个历程中，将通过在映射表2中输入晶圆测试效果（及格/缺乏格）的方法对及格芯片举行分类。

4、芯片顶出(Ejection)工艺

图4. 芯片顶出工艺：在三个偏向施加力时的放大图

完成划片工艺之后，芯片将被支解成自力？椴⑶崆岣阶旁谇懈罱捍(Dicing Tape)上。此时，逐个拾取水平安排在切割胶带上的芯片并禁止易。由于纵然使用真空也很难容易拾取芯片，若是强行拉出，则会对芯片造成物理损坏。

为此，可接纳“顶出(Ejection)工艺”，通过顶出装置3对目的芯片施加物理力，使其与其它芯片形成稍微步差，从而轻松拾取芯片。顶出芯片底部之后，可使用带有柱塞的真空吸拾器从上方拉出芯片。与此同时，使用真空吸拾器将切割胶带底部拉起，以使晶圆坚持平整。

5、使用环氧树脂(Epoxy)实现粘合的芯片键合工艺

在执行芯片键适时，可使用金或银（或镍）制成合金，特殊是关于大型密封封装。也可通过使用焊料或含有金属的糊剂(Power Tr)举行毗连，或使用聚合物-聚酰亚胺(Polymer, Polyimide)举行芯片键合。在高分子质料中，含银糊状或液体型环氧树脂(Epoxy)相对易于使用且使用频率较高。

使用环氧树脂举行芯片键适时，可将少少量环氧树脂准确所在在基板上。将芯片安排在基板上之后，通过回流(Reflow)或固化(Curing)，在150°C至250°C的温度条件下使环氧树脂硬化，以将芯片和基板粘合在一起。此时，若所使用环氧树脂的厚度不恒定，则会因膨胀系数差别而导致翘曲(Warpage)，从而引起弯曲或变形。因此，只管使用少量环氧树脂较为有利，但只要使用环氧树脂就会爆发差别形式的翘曲。

正由于云云，一种使用晶片黏结薄膜(Die Attach Film, DAF)的先进键合要领成为近年来的首选要领。只管DAF具有价钱腾贵且难以处置惩罚的弱点，但却易于掌握使用量，简化了工艺，因此使用率正在逐渐增添。

6、使用晶片黏结薄膜(DAF)的芯片键合工艺

图6. 使用晶片黏结薄膜(DAF)的芯片键合工艺

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