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随着光电子器件向着小型化、高速化,集成化的趋势发展,用于芯片互连的传统引线键合方式面临着越来越大的挑战。而采用芯片的倒装连接,因与引线键合相比具有优越电性能,安装互联面积小,倒装结构易于进行光无源耦合等优点,不仅可以解决器件小型化、集成化、高速化发展趋势要求的问题,同时配合全自动贴片设备,可实现光电子器件的自动化批量生产。因此,将倒装芯片技术应用到光电子器件封装中有着极好的应用前景。
然而,光电子器件中应用的芯片一般十分微小,芯片上相邻焊盘电极间距离往往会非常近,比如节距在100μm以下。因此,一些传统的芯片倒装技术,如C4回流焊工艺,并不能完全适用于光电子器件封装领域。另外,光电子封装中不允许加助焊剂等问题,也是我们同时需要注意的方面。针对光电子器件封装的这些特点和存在的问题,本论文提出了可应用于光电子器件封装的芯片倒装技术,包括电镀法和球焊打球法制作芯片凸点的技术,和包括各向同性/异性导电胶粘接、紫外胶固化机械式粘接、热压超声焊接在内的凸点芯片的倒装连接技术。这些倒装工艺及技术,可认为是当前及今后一段时期内,光电子器件封装领域微细倒装运用的恰当解决方案。
在基于倒装的具体光电子器件封装应用中,常常需对单个离散的芯片进行倒装互连。此时,只能以圆片为单位的凸点制作法,如电镀法,是不适合的。针对这种情况,并结合企业工艺和生产设备的现状,本文选择金丝球焊打球法作为芯片凸点的最终制作方案,并对该凸点制作方法进行了工艺实验,制作出的凸点尺寸能够满足后续热压超声焊接加工的要求,凸点抗剪切力远远大于相关标准所规定的最小强度要求。
最后,基于金丝球焊法制作钉头金凸点和热压超声倒装焊接工艺,进行跨阻抗放大器芯片的微细倒装实验研究,并通过后续各项焊接质量检测验证了所制作钉头凸点的可焊性和该微细倒装方案在光电子器件封装应用中的可行性。