键合和导电性键合越来越为制造商所普遍采用， 他们企望着将IC粘接到廉价的载片材料上，比如PET或PES（聚脂，聚醚类表面活性剂）上。迄今为止，还没有出现主流技术。针对不同的键合技术，键合机必须具备一定的条件，才能经济地满足这些前瞻性的封装和键合过程的要求。
过去的十年里，含铅焊料正面临被放弃，而IC和其它元件的焊点也变得越来越细，这样就导致许多制造商选择键合，特别是导电性键合作为其自含连接技术。首先，无铅焊料的熔点高于对粘接剂实施固化所需要的熔点。因此，实施无铅化技术就对电路板和芯片的耐热性提出了更高的要求，相应地增加了总体成本。相反，采用低温基板的低温工艺就特别适合于这类应用，这类基板可使用诸如PET和PES一类的材料。
在使用键合技术的倒装芯片中，大多数使用金凸点。比如，先将金的导体键合在芯片的接触表面上，然后再分离。采用这一工艺加工形成的金凸点虽然长度各不相同，但是仍然可以在同一高度上取平。在此需要指出的是，粘合剂的固化并不导致芯片的自动居中。就是说，这种键合工艺的精度必须比焊接式的倒装芯片工艺的精度更精确些。
依照导电率的不同，先进倒装芯片封装的键合技术可以分成三类：各向同性导电胶ICA，各向异性导电胶ACA，和非导电胶NCA。为了达成预期的特性和低成本制造的目的，可以单独使用或者组合使用这三种技术。
使用ICA的倒装芯片封装 各向同性导电胶由于富含导电物质而得名，典型导电物质是银屑或银粒。由于在所有三个方向粒子彼此之间接触性相同，所以ICA在所有方向的导电性也完全相同。ICA封装的结构和键合工艺非常接近于传统的焊料键合技术。导电胶仅用于需要导电连接的地方。ICA通过滚刷或点涂的方式应用在衬底或基板的平滑表面上。因为图形比基板接触表面要小，因此在后续的定位和芯片受压时，相邻连接之间不会连桥。
另一方法是将金凸点减低到浸渍单元时，导电胶被芯片提取。这一工艺可能要求在浸渍之前就必须平整金凸点。紧接着，将芯片精确定位在基板上，然后固化ICA。传统的填充料或NCA用来填充芯片和基板之间的狭小缝隙。NCA可以在低温情况下提供更为快速的固化，因而能确保更好的粘接。由于填充料是流动的，为了避免导电胶流动或被冲走，需要在中间温度时对其进行预固化。最后的结合固化在某一合适温度下进行，该温度取决于多种因素，比如ICA和NCA填充料的特性、张力要求及期望的生产产出量等。
多种多样的导电键合工艺、特殊特性、粘合剂的广泛采用，这些都对倒装芯片键合机的精度、功能范围和适应性提出了更高的要求。因为采用该键合技术，要靠熔融焊料的表面张力将芯片“牵拉”到焊接节点的中央。所以，需要极其精确的芯片定位技术。
使用ACA的倒装芯片封装 各向异性导电胶有胶膜（ACF）或浆糊两种形式（ACP）。它们只含有小部分的导电填充料，其自身并不导电。一旦施加给芯片的外部压力使电路基板的下接触面和金凸点捕获导电粒子后，就会形成直形或环形导电连接。在加压阶段，导电胶必需固化，比如可以通过键合头或吸取夹具的温度控制来实现。然而，使用键合头来固化ACA，定位和固化这两部就不能分离，不能在两个处理部连续执行。这限制了产能，外加高昂的材料价格，就使得ACA键合技术不具备大批量生产的优势。
另外，ACA键合技术对键合机的定位精度要求极其苛刻。通常，被捕获的单个导电粒子提供连接，所以ACA工艺需要极其平整的封装表面，以免芯片歪斜。2200 apm+通过一个履带升降夹持系统来确保芯片和载片料之间的平行对准。（图2）ACA键合主要用于管脚极密的场合，效果极佳。
使用NCA的倒装芯片封装 使用非导电胶的倒装芯片粘接具有卓越的特性，特别是使用堆叠金凸点时。但是在很多时候，使用金或镍/金合金凸点时成本更加低廉。因为凸点和电路夹具的接触面之间的直接接触十分关键，所以在固化过程中，要求较高的精度和较高的施加压力。通常，廉价的非导电胶可以在160℃到180℃之间，在10秒种以内设定好。这一技术极大地扩展了封装技术的应用领域，使得可以使用更低廉的衬底，比如PET或PES，来实现低成本大批量生产。缺点是由于使用加热键合头来固化粘接剂，从而降低了产出率。
要解决键合技术中遇到的减低产出率的挑战，可以使用智能解决方案，比如对于芯片卡模块采用盘带－盘带生产线。为对应高压和高温的应用要求，键合和固化可以分开进行，从而维持产出率。因为基板是盘带形式，而且最终成形的芯片卡模块出厂时也是盘带，就形成了连续的生产线解决方案。生产线由几个处理单元组成，它们通过共同的传输系统和数据传输网来连接。先给分料单元的衬底提供NCA，然后吸取芯片并将芯片定位在衬底上。随后，将组装模块送到固化单元，几个芯片卡模块上的粘接剂同时在此进行热处理，而进行热处理的印头是多样的、独立加热的和受控的。
跨学科通力合作的最好结果 倒装芯片封装对封装技术的挑战能通过用户和解决方案提供商之间的跨学科协作得以完满解决。合作的共同点是灵活的、模块化的、可扩展的设备平台。与用户结成团队，利用这样的平台来开发封装和键合工艺，创造强健的生产系统，从而为任何量产型生产提供快速的应对措施和高效的生产模式。.
来源:半导体国际 作者: 时间:2004/3/10 0:00:00
