PCB板用倒装芯片的组装和装配工艺流程

我们先来了解一下什么器件被称为倒装芯片?一般来说，这类器件具备以下特点：

1.基材是硅;

2.电气面及焊凸在器件下表面;

3.球间距一般为4-14mil、球径为2.5-8mil、外形尺寸为1-27mm;

4.组装在基板上后需要做底部填充。

其实，倒装芯片之所以被称为“倒装”，是相对于传统的金属线键合连接方式(Wire Bonding)与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的芯片电气面朝上，而倒装芯片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装芯片”。在圆片(Wafer) 上芯片植完球后，需要将其翻转，送入贴片机，便于贴装，也由于这一翻转过程，而被称为“倒装芯片”。

一、PCB板用倒装芯片的组装工艺流程

在半导体后端组装工厂中，现在有两种模块组装方法。在两次回流焊工艺中，先在单独的SMT生产线上组装SMT器件，该生产线由丝网印刷机、贴片机和第 一个回流焊炉组成。然后再通过第二条生产线处理部分组装的模块，该生产线由PCB板用倒装芯片贴片机和回流焊炉组成。底部填充工艺在专用底部填充生产线中完成，或与PCB板用倒装芯片生产线结合完成。

二、PCB板用倒装芯片的装配工艺流程介绍

相对于其它的IC器件，如BGA、CSP等，PCB板用倒装芯片装配工艺有其特殊性，该工艺引入了助焊剂工艺和底部填充工艺。因为助焊剂残留物(对可靠性的影响)及桥连的危险，将PCB板用倒装芯片贴装于锡膏上不是一种可采用的装配方法。业内推出了无需清洁的助焊剂，芯片浸蘸助焊剂工艺成为广泛使用的助焊技术。目前主要的替代方法是使用免洗助焊剂，将器件浸蘸在助焊剂薄膜里让器件焊球蘸取一定量的助焊剂，再将器件贴装在基板上，然后回流焊接;或者将助焊剂预先施加在基板上，再贴装器件与回流焊接。助焊剂在回流之前起到固定器件的作用，回流过程中起到润湿焊接表面增强可焊性的作用。

PCB板用倒装芯片焊接完成后，需要在器件底部和基板之间填充一种胶(一般为环氧树酯材料)。底部填充分为于“毛细流动原理”的流动性和非流动性(No-follow)底部填充。

述PCB板用倒装芯片组装工艺是针对C4器件(器件焊凸材料为SnPb、SnAg、SnCu或SnAgCu)而言。另外一种工艺是利用各向异性导电胶(ACF)来装配PCB板用倒装芯片。预先在基板上施加异性导电胶，贴片头用较高压力将器件贴装在基板上，同时对器件加热，使导电胶固化。该工艺要求贴片机具有非常高的精度，同时贴片头具有大压力及加热功能。对于非C4器件(其焊凸材料为Au或其它)的装配，趋向采用此工艺。这里，我们主要讨论C4工艺，下表列出的是PCB板用倒装芯片植球(Bumping)和在基板上连接的几种方式。

倒装PCB板用倒装芯片几何尺寸可以用一个“小”字来形容：焊球直径小(小到0.05mm)，焊球间距小(小到0.1mm)，外形尺寸小(1mm2)。要获得满意的装配良率，给贴装设备及其工艺带来了挑战，随着焊球直径的缩小，贴装精度要求越来越高，目前12μm甚至10μm的精度越来越常见。贴片设备照像机图形处理能力也十分关键，小的球径小的球间距需要更高像素的像机来处理。

随着时间推移，高性能芯片的尺寸不断增大，焊凸(Solder Bump)数量不断提高，基板变得越来越薄，为了提高产品可靠性底部填充成为必须。