芯片封裝中的四種鍵合方式及應(yīng)用場景分析

1. 引線鍵合（Wire Bonding）

• 技術(shù)原理：通過金屬引線（金、鋁或銅絲）連接芯片焊盤與基板焊盤，利用熱壓、超聲波或熱超聲能量形成焊點(diǎn)。

• 工藝流程：包括金屬絲成球、第一焊點(diǎn)鍵合、線弧成型、第二焊點(diǎn)鍵合及檢測，需精確控制溫度、壓力等參數(shù)。

• 優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)勢：工藝成熟、成本低、靈活性高，適合小批量或復(fù)雜電路。

• 局限：引線占用空間大，高頻性能受限，互連密度低。

• 應(yīng)用場景：傳統(tǒng)封裝（如QFP、BGA）、消費(fèi)電子（家電、LED）、功率器件等對(duì)成本敏感的中低頻場景。

2. 倒裝芯片鍵合（Flip Chip）

• 技術(shù)原理：將芯片正面朝下，通過凸點(diǎn)（Bump）直接與基板連接，采用區(qū)域陣列式布局縮短信號(hào)路徑。

• 工藝流程：凸點(diǎn)制備（UBM層+電鍍）、芯片翻轉(zhuǎn)對(duì)位、熱壓焊接、底部填充膠固化。

• 優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)勢：高密度互連、低信號(hào)延遲、散熱優(yōu)異。

• 局限：工藝復(fù)雜（需精密對(duì)位）、熱應(yīng)力問題、返修困難。

• 應(yīng)用場景：高性能計(jì)算（CPU/GPU）、移動(dòng)設(shè)備（手機(jī)處理器）、高頻通信芯片（5G射頻模塊）。

3. 載帶自動(dòng)鍵合（TAB，Tape Automated Bonding）

• 技術(shù)原理：利用柔性載帶（聚酰亞胺+銅箔）作為引線載體，通過熱壓或熱超聲實(shí)現(xiàn)芯片與基板的批量鍵合。

• 工藝流程：載帶光刻蝕刻、內(nèi)引線鍵合、批量外引線鍵合、點(diǎn)膠封裝。

• 優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)勢：高密度、細(xì)間距、自動(dòng)化程度高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

• 局限：前期投資大（需定制掩模）、熱膨脹系數(shù)匹配要求高。

• 應(yīng)用場景：液晶顯示驅(qū)動(dòng)（LCD面板）、高引腳數(shù)集成電路（如存儲(chǔ)器）、汽車電子模塊。

4. 混合鍵合（Hybrid Bonding）

• 技術(shù)原理：同步實(shí)現(xiàn)金屬鍵合（Cu-Cu）和介質(zhì)鍵合（氧化物-氧化物），用于三維集成封裝中的晶圓/芯片直接互聯(lián)。

• 工藝流程：表面活化處理、低溫鍵合、退火強(qiáng)化結(jié)合強(qiáng)度。

• 優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)勢：超高密度互連、低寄生效應(yīng)，支持異質(zhì)集成。

• 局限：工藝難度大（納米級(jí)平整度要求）、設(shè)備成本高。

• 應(yīng)用場景：3D NAND存儲(chǔ)堆疊、AI芯片（如HBM內(nèi)存）、先進(jìn)傳感器（MEMS+CMOS集成）。

技術(shù)對(duì)比與選型建議

芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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