20世紀90年代以來，移動電話、個人數(shù)字助手(PDA)、數(shù)碼相機等消費類電子產(chǎn)品的體積越來越小，工作速度越來越快，智能化程度越來越高。這些日新月異的變化為電子封裝與組裝技術(shù)帶來了許多挑戰(zhàn)和機遇。材料、設(shè)備性能與工藝控制能力的改進使越來越多的EMS公司可以跳過標準的表面安裝技術(shù)(SMT)直接進入先進的組裝技術(shù)領(lǐng)域，包括倒裝芯片等。由于越來越多的產(chǎn)品設(shè)計需要不斷減小體積，提高工作速度，增加功能，因此可以預(yù)計，倒裝芯片技術(shù)的應(yīng)用范圍將不斷擴大，最終會取代SMT當(dāng)前的地位，成為一種標準的封裝技術(shù)。
多年以來，半導(dǎo)體封裝公司與EMS公司一直在攜手合作，在發(fā)揮各自特長的同時又參與對方領(lǐng)域的技術(shù)業(yè)務(wù)，力爭使自己的技術(shù)能力更加完善和全面。在半導(dǎo)體工業(yè)需求日益增加的環(huán)境下，越來越多的公司開始提供\"完整的解決方案\"。這種趨同性是人們所期望看到的，但同時雙方都會面臨一定的挑戰(zhàn)。
例如，以倒裝芯片BGA或系統(tǒng)封裝模塊為例，隨著采用先進技術(shù)制造而成的產(chǎn)品的類型由板組裝方式向元件組裝方式的轉(zhuǎn)變，以往似乎不太重要的諸多因素都將發(fā)揮至關(guān)重要的作用?；ミB應(yīng)力不同了，材料的不兼容性增加了，工藝流程也不一樣了。不論你的新產(chǎn)品類型是否需要倒裝芯片技術(shù)，不論你是否認為采用倒裝芯片的時間合適與否，理解倒裝芯片技術(shù)所存在的諸多挑戰(zhàn)都是十分重要的。
2、倒裝芯片技術(shù)
\"倒裝芯片技術(shù)\"，這一名詞包括許多不同的方法。每一種方法都有許多不同之處，且應(yīng)用也有所不同。例如，就電路板或基板類型的選擇而言，無論它是有機材料、陶瓷材料還是柔性材料，都決定著組裝材料(凸點類型、焊劑、底部填充材料等)的選擇，而且在一定程度上還決定著所需設(shè)備的選擇。在目前的情況下，每個公司都必須決定采用哪一種技術(shù)，選購哪一類工藝部件，為滿足未來產(chǎn)品的需要進行哪一些研究與開發(fā)，同時還需要考慮如何將資本投資和運作成本降至最低額。
在SMT環(huán)境中最常用、最合適的方法是焊膏倒裝芯片組裝工藝。即使如此，為了確保可制造性、可靠性并達到成本目標也應(yīng)考慮到該技術(shù)的許多變化。目前廣泛采用的倒裝芯片方法主要是根據(jù)互連結(jié)構(gòu)而確定的。如，柔順凸點技術(shù)的實現(xiàn)要采用鍍金的導(dǎo)電聚合物或聚合物／彈性體凸點。
焊柱凸點技術(shù)的實現(xiàn)要采用焊球鍵合(主要采用金線)或電鍍技術(shù)，然后用導(dǎo)電的各向同性粘接劑完成組裝。工藝中不能對集成電路(1C)鍵合點造成影響。在這種情況下就需要使用各向異性導(dǎo)電膜。焊膏凸點技術(shù)包括蒸發(fā)、電鍍、化學(xué)鍍、模版印刷、噴注等。因此，互連的選擇就決定了所需的鍵合技術(shù)。通常，可選擇的鍵合技術(shù)主要包括：再流鍵合、熱超聲鍵合、熱壓鍵合和瞬態(tài)液相鍵合等。
上述各種技術(shù)都有利也有弊，通常都受應(yīng)用而驅(qū)動。但就標準SMT工藝使用而言，焊膏倒裝芯片組裝工藝是最常見的，且已證明完全適合SMT。
3、焊膏倒裝芯片組裝技術(shù)
傳統(tǒng)的焊膏倒裝芯片組裝工藝流程包括：涂焊劑、布芯片、焊膏再流與底部填充等。但為了桷保成功而可靠的倒裝芯片組裝還必須注意其它事項。通常，成功始于設(shè)計。
首要的設(shè)計考慮包括焊料凸點和下凸點結(jié)構(gòu)，其目的是將互連和IC鍵合點上的應(yīng)力降至最低。如果互連設(shè)計適當(dāng)?shù)脑?，已知的可靠性模型可預(yù)測出焊膏上將要出現(xiàn)的問題。對IC鍵合點結(jié)構(gòu)、鈍化、聚酰亞胺開口以及下凸點治金(UBM)結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計即可實現(xiàn)這一目的。鈍化開口的設(shè)計必須達到下列目的：降低電流密度；減小集中應(yīng)力的面積；提高電遷移的壽命；最大限度地增大UBM和焊料凸點的斷面面積。
凸點位置布局是另一項設(shè)計考慮，焊料凸點的位置盡可能的對稱，識別定向特征(去掉一個邊角凸點)是個例外。布局設(shè)計還必須考慮順流切片操作不會受到任何干擾。在IC的有源區(qū)上布置焊料凸點還取決于IC電路的電性能和靈敏度。除此之外，還有其它的IC設(shè)計考慮，但晶片凸點制作公司擁有專門的IC焊點與布局設(shè)計準則來保證凸點的可靠性，從而可確保互連的可靠性。
主要的板設(shè)計考慮包括金屬焊點的尺寸與相關(guān)的焊料掩模開口。首先，必須最大限度地增加板焊點位置的潤濕面積以形成較強的結(jié)合點。但必須注意板上潤濕面積的大小應(yīng)與UBM的直徑相匹配。這有助于形成對稱的互連，并可避免互連一端的應(yīng)力高于另一端，即應(yīng)力不均衡問題。實際上，設(shè)計時，通常會采用使板的焊點直徑略大于UBM直徑的方法，目的是將接合應(yīng)力集中在電路板一端，而不是較弱的IC上。對焊膏掩模開口進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計可以控制板焊點位置上的潤濕面積。
既可采用焊膏掩模設(shè)計也可采用無焊膏掩模設(shè)計，但將這兩種方法結(jié)合起來的設(shè)計是最可靠的設(shè)計手段。在相關(guān)的電路板圖形上使用矩形開口并將焊膏掩模的清晰度也考慮在內(nèi)即可設(shè)計出恰當(dāng)?shù)陌搴更c位置。如果設(shè)計不合理，一旦組裝環(huán)境發(fā)生變化或機械因數(shù)有所改變，IC就會出現(xiàn)焊膏疲勞斷裂。采用底部填料的方法的確能夠極大地提高倒裝芯片元件互連的可靠性，但如果不嚴格遵循設(shè)計準則的話還是不可避免地會產(chǎn)生同樣的失效機理。
4、晶片的凸點制作／切片
焊料凸點的作用是充當(dāng)IC與電路板之間的機械互連、電互連、有時還起到熱互連的作用。在典型的倒裝芯片器件中，互連由UBM和焊料凸點本身構(gòu)成。UBM搭接在晶片鈍化層上，以保護電路不受外部環(huán)境的影響。實際上，UBM充當(dāng)著凸點的基底。它具有極佳的與晶片金屬和鈍化材料的粘接性能，充當(dāng)著焊膏與IC鍵合金屬之間的焊膏擴散層，同時還為焊膏提供氧化勢壘潤濕表面。UBM疊層對降低IC焊點下方的應(yīng)力具有十分重要的作用。
如前所述，焊料凸點制作技術(shù)的種類很多。采用蒸發(fā)的方法需要在晶片表面上濺射勢壘金屬(采用掩?；蛴霉饪套鳛檩o助手段)形成UMB，然后蒸發(fā)Sn和Pb形成焊料。在隨后的工藝中對Sn和Pb焊料進行再流，形成球形凸點。這一技術(shù)非常適用于采用耐高溫陶瓷基板的含鉛量較高的凸點(相對易熔焊料凸點而言)。但對有機電路板上的SMT應(yīng)用而言，IC上的高鉛焊料凸點還需要采用易熔焊料來形成互連。
低成本的凸點制作技術(shù)，如電鍍或模版印刷(與濺射或化學(xué)鍍UBM相結(jié)合)都是目前常用的制作工藝。這些工藝的凸點制作成本要比蒸發(fā)低一些，而且在電路上使用易熔焊料還可省去再將其放置到電路板上的那步工藝及其費用。目前生產(chǎn)的其它焊料合金包括無鉛焊料、高鉛焊料和低α焊料等。
對電鍍凸點工藝而言，UBM材料要濺射在整個晶片的表面上，然后淀積光刻膠，并用光刻的方法在IC鍵合點上形成開口。然后將焊接材料電鍍到晶片上并包含在光刻膠的開口中。其后將光刻膠剝離，并對曝光的UBM材料進行刻蝕，對晶片進行再流，形成最終的凸點。另一種常用的方法是將焊料模版印刷到帶圖形的UBM(濺射或電鍍)上，然后再流。
控制凸點的最終高度具有十分重要的作用。它可以保證較高的組裝成品率。用于監(jiān)測凸點制作工藝的破壞性凸點切斷測試方法常常會使焊膏中產(chǎn)生失效模式，但絕不會對UBM或下面的IC焊點造成這樣的結(jié)果。
晶片切割常常被看作是后端組裝中的第一步。磨蝕金剛石刀片以60,000rpm的轉(zhuǎn)速進行切片。切割中要使用去離子水以提高切割的質(zhì)量并延長刀片的壽命。目前，降低單個IC上的屑片缺陷是一項十分緊迫的任務(wù)。因為頂部的屑片有可能接近芯片的有源區(qū)，背面的屑片對倒裝芯片的可靠性極其不利。邊緣的斷裂，甚至是芯片區(qū)內(nèi)的背面芯片在熱應(yīng)力和機械應(yīng)力的作用下常會擴展，導(dǎo)致器件的早期失效。
