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柔性基板上薄硅片的倒装芯片组装
减薄硅芯片在柔性基板上的倒装芯片组装 Tan Zhang、Zhenwei Hou 和 R. Wayne Johnson 奥本大学 阿拉巴马州奥本 Alina Moussessian 和 Linda Del Castillo 喷气推进实验室 加利福尼亚州帕萨迪纳 Charles Banda 物理科学实验室 摘要 将减薄硅芯片（25-100 µ m）组装到柔性基板上为从智能卡到太空雷达等各种应用提供了超薄柔性电子产品的选择。对于高密度应用，可以通过堆叠和层压预组装和测试的柔性层然后处理垂直互连来制造 3-D 模块。本文介绍了将减薄芯片倒装芯片组装到聚酰亚胺和液晶聚合物 (LCP) 柔性基板上的工艺。已经开发出两种用于聚酰亚胺和 LCP 柔性基板的组装方法。在第一种方法中，将焊料凸块芯片回流焊接到图案化柔性基板上。需要使用夹具在回流期间保持柔性基板平整。回流之后是底部填充分配和固化。底部填充分配工艺对于避免底部填充流到薄硅片顶部至关重要，我们将在下文中讨论这一工艺。在第二种方法中，通孔通过聚酰亚胺或 LCP 蚀刻，露出接触垫的底面。将焊膏挤入通孔，回流并清洗，在通孔中形成焊料“凸块”。对浸焊产生的具有低轮廓焊料凸块的芯片进行焊剂处理、放置和回流。然后对芯片进行底部填充。这种方法可降低总组装厚度。简介为了满足单芯片和堆叠芯片封装中不断降低的轮廓要求，正在开发薄芯片的组装工艺。1-4 柔性基板（25-50 µ m）提供了一种进一步减小封装厚度的方法。减薄的 Si-on-flex 结构也有利于太空应用。减薄的 Si 虽然易碎，但也很灵活。减薄的 Si-on-flex 可以卷成管状进行发射，并在太空中展开，从而形成带有集成电子设备的大面积天线。组装减薄的 Si-on-flex 必须解决的问题包括：基板设计和制造、减薄后的凸块、芯片处理、回流期间的基板平整度和底部填充分配。这些将在以下章节中讨论。基板本工作中使用了两种柔性基板材料：聚酰亚胺和液晶聚合物 (LCP)。LCP 特性包括 100GHz 下的良好介电性能、低吸湿性和极低的透湿性。5-13 LCP 的热膨胀系数 (CTE) 可以在 LCP 薄膜的双轴挤出过程中控制。市售薄膜的 CTE 为 8 和 17ppm/o C。在本工作中使用 8ppm/o C LCP 薄膜。在用于倒装芯片组装的传统柔性基板设计中，铜芯片连接点的图案化位置与芯片组装位置在柔性薄膜的同一侧（图 1）。阻焊层用于定义可焊焊盘区域（顶面设计）。另一种方法是蚀刻聚酰亚胺或 LCP 通孔，露出铜焊盘的底面（背面设计）。通孔通过激光钻孔或反应离子蚀刻 (RIE) 制成。倒装芯片从铜图案的对面组装（图 2），从而无需阻焊层并减小了总厚度。这种方法的另一个优点（低轮廓凸块）将在后面介绍。顶面聚酰亚胺基板由约翰霍普金斯大学应用物理实验室制造，而激光钻孔背面 LCP 设计由 STS ATL 公司制造。背面 (RIE) LCP 和聚酰亚胺基板由奥本大学制造。只需一层金属即可布线菊花链芯片互连图案。
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