原创 浅谈PCB板用倒装芯片的组装和装配工艺流程

　在讨论PCB板用倒装芯片的组装和装配工艺流程之前，一定要了解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。

倒装芯片装配工艺流程（助焊剂浸蘸与流动性底部填充）

倒装芯片装配工艺流程（非流动性底部填充）

　　上述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。