芯片粘接如何為引線鍵合封裝賦能

  ICC訊 先進芯片封裝的發(fā)展不可謂不快，根據(jù)Yole統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年到2027年先進封裝占比不斷攀升，其中2.5D/3D先進封裝市場收入規(guī)模年復合增長率最高，在先進封裝多個細分領(lǐng)域中位列第一。

  封裝的另一大趨勢則是小型化，現(xiàn)階段更小、更薄、更高密度的封裝結(jié)構(gòu)已成為行業(yè)新常態(tài)。為了滿足各種設計場景對封裝尺寸的苛刻要求，諸多封裝技術(shù)已經(jīng)不再使用膠水來進行芯片粘接，而是會選擇使用芯片粘貼膠膜。

  引線鍵合封裝的市場趨勢與挑戰(zhàn)

  在集成電路封裝互連中，芯片和基板的連接為電源和信號的分配提供了電路連接，引線鍵合是其中很常用的方案。引線鍵合即是使用導線或金屬線(常見的為金線、銀線和銅線)與芯片或其他電子元件的引腳連接起來。

  從整個行業(yè)大趨勢來說，由于逐漸逼近物理極限，摩爾定律正在走向終點，而且通過工藝節(jié)點的微縮來提升芯片性能這條路線越來越難，成本越來越高。通過封裝優(yōu)化電連接來提升性能變得越來越重要。

  引線鍵合作為適配性很廣的封裝，一直在不斷升級。在各個工藝步驟不斷優(yōu)化的發(fā)展下，引線鍵合更高的點性能和更短的引線連接推動了封裝的小型化發(fā)展?，F(xiàn)在引線鍵合已經(jīng)可以做到小于80um的芯片厚度以及小于0.3mm的封裝體厚度。

  而引線鍵合封裝為了滿足各種設計場景對封裝尺寸的苛刻要求，其中的芯片粘接環(huán)節(jié)就面臨著不少挑戰(zhàn)。此前的粘接，都使用膠水，膠水的好處是粘接較為靈活，可以使用各種形狀來粘接。不過芯片粘接膠面對不同芯片尺寸需要不同的點膠圖案并對DA的參數(shù)進行不同的優(yōu)化。

  在DA和固化過程中，還會面臨樹脂溢出，芯片爬膠，材料固化收縮以及揮發(fā)物多的問題。這會導致封裝完成后的種種缺陷。比較常見的缺陷有膠層厚度不一致、膠層存在空洞以及封裝界面分層等。

  而且現(xiàn)在很流行芯片堆疊，使用膠水來進行堆疊其難度不言而喻，同時也無法保證堆疊一致性。

  膠膜解決芯片粘接困難

  為了解決封裝環(huán)節(jié)的芯片粘接越來越麻煩的問題，膠膜開始在越來越多的芯片設計中替代傳統(tǒng)的粘接膠水。

  與膠水相比，芯片粘貼膠膜能夠提供可控的厚度和流動性、不會發(fā)生樹脂滲出現(xiàn)象，而且具有均一的爬膠，固化前后均能保持膠層穩(wěn)定性。在穩(wěn)定性上更有把握的芯片粘貼膠膜在應對各種設計場景對封裝的苛刻要求上表現(xiàn)得更為穩(wěn)定。

  和我們平時使用膠水一樣，芯片在使用粘接膠水時容易把粘接材料擠壓到芯片表面，低溢出的粘貼膠膜就不會出現(xiàn)這種情況，而且固態(tài)材料可以實現(xiàn)無樹脂析出的情況。均一的爬膠特性則是直接提高了引線鍵合的打線性能。

  除此之外，芯片粘接膠膜的應用簡化了引線鍵合封裝中的框架設計，首先它減少了鍵合線的用量，其次減少了塑封料的用量，這意味著粘接膠膜能用更低的成本來實現(xiàn)更高的封裝密度。這也讓其應用價值在嚴苛的封裝要求里大大提升。

  小結(jié)

  在半導體封裝的發(fā)展過程中，對于芯片粘接的技術(shù)要求肯定是會越來越高的，芯片粘接膠膜獨有的特性讓其在高標準的封裝領(lǐng)域有著更大的應用空間，既降低了成本，也提高了打線品質(zhì)，未來會有更多應用。