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Bump工艺测量
发布时间:2025-09-26 10:05:00      点击次数:506

Bumping技术起源于IBM在20世纪60年代开发的C4工艺,即可控坍塌芯片连接技术。该技术使用金属共熔凸点将芯片直接焊在基片的焊盘上,这是集成电路凸块制造技术的雏形,也是实现倒装封装技术的基础。

随着时间的推移,采用在芯片底部添加树脂的方法,进一步降低了Bump工艺的成本,使得FC技术能在集成电路以及消费电子器件大规模应用。到21世纪初,凸块制造技术由蒸镀工艺转变为溅镀与电镀相结合的凸块工艺,大幅缩小了凸块间距,Bump工艺应用越来越广泛。近年来,随着芯片集成度提高,细节距和极细节距芯片出现,进一步推动Bumping技术朝着高密度、微间距方向发展。

Bumping技术,也称为凸块技术。其主要原理是通过在芯片表面制作微小的金属凸点,为芯片提供电气连接接口。这些金属凸点不仅提升了连接的可靠性,还显著缩短了电气连接路径,降低了信号损耗。

相比以引线作为键合方式传统的封装,凸块代替了原有的引线,实现了"以点代线"的突破。该技术可允许芯片拥有更高的端口密度,缩短了信号传输路径,减少了信号延迟,具备了更优良的热传导性及可靠性。

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经过多年的发展,凸块种类也衍生出不同的材料,主要有金、铜、铜镍金、锡等,不同金属材质适用于不同芯片的封装,且不同凸块的特点、涉及的核心技术、上下游应用等方面差异较大。

01
金凸块

主要用于显示驱动芯片的封装,少部分用干传感器、电子标签类产品。目前,LCD、AMOLED 等主流显示面板的驱动芯片都使用金凸块制造工艺

02
铜镍金凸块

通过大幅增加芯片表面凸块的面积,在不改变芯片内部原有线路结构的基础之上,对原有芯片进行重新布线(RDL),提高了引线键合的灵活性。此外,铜镍金凸块中铜的占比相对较高,具有成本优势。铜镍金凸块目前主要应用于电源管理类芯片。

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03
铜柱凸块

适用于倒装(FC)的封装形式。得益于铜的特性,拥有优越的导电性能、热性能和可靠性。铜柱凸块具备窄节距的优点,使得芯片 I/O 引脚密度大幅提升。此外,采用铜柱凸块技术在基板设计时可以减少基板层数的使用,实现整体封装成本的降低。

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04
锡凸块

结构主要由铜焊盘(Cu Pad)和锡帽(SnAg Cap)构成,锡凸块一般是铜柱凸块尺寸的 3~5 倍,球体较大,可焊性更强(也可以通过电镀工艺,即电镀高锡柱并回流后形成大直径锡球),并可配合再钝化和重布线结构,主要用于 FC 制程。

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在Wafer的Bumping工艺中,主要面临以下主要挑战:

凸点尺寸与间距的控制:随着半导体技术的发展,凸点的尺寸和间距不断缩小,这对Bumping工艺的精度提出了更高的要求。为了控制凸点的尺寸和间距,需要采用高精度的光刻和蚀刻设备,并严格控制工艺参数。

金属凸点的均匀性:金属凸点的均匀性对电气连接性能有重要影响。为了确保凸点的均匀性,需要采用先进的沉积和电镀设备,并优化工艺参数。此外,还可以通过添加金属镍层等方法提高凸点的均匀性和可靠性。

污染问题:在Bumping工艺中,污染问题可能会影响凸点的质量和可靠性。为了减少污染,需要采用高纯度的材料和试剂,并严格控制工艺环境。


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