原创 FC 技术与发展

FC 技术与发展

摘要：倒装片（FC）技术在电子装联和微电子封装中越来越受到重视，采用FC技术的集成电路（IC）封装是最小的。FC技术将直接用于印刷电路板（PCB）的组装。它将是下一代高密度电子组装的主导技术。本文简单地介绍FC技术的特点、组装和检测手段，以期同行们了解这种面向未来的组装技术，关注它的发展。

一、 什么是FC技术

    在微电子封装中，芯片（Chip）是安装在基板上的，安装在基板上的芯片通过与基板上的连接，从基板上引出引脚。芯片与基板上的连接与芯片的放置方向有关，芯片放置有几上向下之分，连接方式有线焊方式和倒装方式。目前绝大多数的封装采用芯片在基板上向上或向下安装并通过线焊（WB）的方式连接。

    一个球栅阵列（BGA）封装结构，芯片以向上的方式安装在基板上，通过线焊方式与基板连接，基板通过其下面的球栅阵列作为引出电极。当芯片在基板向下安装时，芯片与基板上的连接通过倒装方式，这种技术就是倒装芯片技术，既FC技术

    一个芯片尺寸封装（CSP）结构，芯片以向下的方式安装在基板上，通过倒装芯片方式与基板连接，基板通过其下面的球栅阵列作为引出电极，芯片以线焊方式安装是一种传统的方式，目前绝大多数的IC封装均采用这种方式。芯片向下的FC方式现在越来越受重视，不但在各种CSP和部分BGA中使用，而且将直接用于印刷电路板上的组装。

二、 FC的特点

下面简单地介绍一下FC的特点：

1、 最小的体积
采用FC技术可以有效地减少了线焊工艺所占的空间，使得组装的体积最小。在微电子封装中，表面贴装器件（SMD）的体积比双列直插封装（DIP）小，芯片尺寸封装（CSP）的体积就更小，FC技术直接进行芯片的组装，体积可谓最小。

2、 最低的高度
FC组装将芯片用再流或热压方式直接组装在基板或印刷电路板上，因此，它的组装高度是所有电子装联中最低的。方型扁平封装（QFP）的高度不低于3.10mm，BGA的高度不高于2.336mm，CSP的高度只有1.40mm，FC组装高度比CSP还低。

3、 更高的组装密度
FC技术用于芯片封装可增大集成度，减小体积，而FC技术用于PCB组装则可提高PCB的组装密度。FC技术可以将芯片组装在PCB的两个面上。这样将大为提高PCB的组装密度。

4、 更低的组装噪声
由于FC组装将芯片直接组装在基板或印刷电路板上，就组装噪声而言，FC组装产生的噪声低于BGA和SMD。

5、 不可返修性
FC组装是在基板或印刷电路板上进行芯片的直接组装，因此，组装一但完成，形成连接后就无发进行返修。

三、 FC的组装

1、 FC的组装过程

    FC的组装过程简单，在基板或印刷电路板上进行预处理后，将芯片向下安装在基板或印刷电路板上相应的位置上，用热压或再流的方法使芯片和基板或印刷电路板形成良好的电连接。

2、 FC的组装方法

FC组装方法大体分为两类，一类是再流方式，一类是胶粘方式。
FC的再流组装是通过再流加热，实现FC的连接，通常有C4法和ESC法。C4法是通过再流加热完成可控塌陷芯片连接（Controlled Collaps　Chip　Connection简称C4），既在芯片与基板或印刷电路板实现C4过程。ESC法是环氧树脂密封焊接法，这种方法采用新型树脂包裹焊料加热连接，简化了工艺，降低了成本。

    FC的胶粘组装是采用导电胶将芯片与基板或印刷电路板粘接形成电连接。通常有CPC法和ACFC法。CPC法是导电胶连接法，既用导电胶将芯片的凸点电极与基板或印刷电路板上的镀金电极表面粘接，再进行填充树脂固化。ACFC法则采用方向各异导电胶，通过热压，在热压方向上产生导电性，使芯片的凸点电极与基板或印刷电路板的镀金电极表面粘接，而其它方向呈现绝缘性，因而无需填充树脂固化。

3、 FC的组装设备

    FC的组装设备主要是印刷机和贴片机，FC组装的专用设备有FC贴片机，FC印刷及填充和密封设备等。随着FC技术的发展，一些通用的SMT设备也在增加贴装FC的功能。

四、 FC的检测

    像BGA和CSP一样，FC的检测是困难的，检测的目的是在无损的前提下检测出芯片与基板或PCB连接的缺陷。常用的X光检验的方式已显能力不够，新的检测方法是采用SAM系统TAMI技术。

    SAM系统是通过声学扫描显微系统对FC进行检测，可以检测焊球尺寸、位置、破裂、连接的临界状态，这是传统X光机无法比拟的。TAMI技术则是通过提供内部分层自动调焦的扫描系统，在同一个扫描器上获得多达30种图像，以显示被测芯片不同层次上的缺陷，提供多层的详细信息，并将有缺陷的层分离出来。这使得FC的检测变得容易起来。

五、 FC的发展

    FC技术的发展代表着高密度电子组装技术的发展趋势，FC技术在微电子封装中将取代线焊工艺，使微电子封装更加趋于微型化和多引脚输出，从而进一步增加集成度和提高组装密度。BGA的内部已经采用了FC技术，而CSP内部将是FC的一统天下。

    在PCB的组装上，FC直接用于PCB上的组装已成趋势，这将使PCB组装在经历了SMT革命后再一次提高组装密度，使电子产品的体积和重量进一步减小。FC技术将是下一代电子装联的趋势和代表。