先進封裝與晶圓級封裝的基本原理

今日抽空在家看了此篇讲稿—《先進封裝與晶圓級封裝的基本原理》，是由飛信半導體股份有限公司研发处（International Semiconductor Technology Ltd. 東方技術學院）的杨智辉先生（Charles Yang）于2004年底撰写的，主要是针对CSP, WLP, Flip Chip, MCP/SiP& Lead Free等先进的封装方式的原理及相关应用做了全面的阐述，下面就摘录部分以及与电子胶水相关的部分与大家分享之：

与电子胶水相关内容：
■Why Underfill?
Theunderfillprotects the bumps from moisture or other environmental hazards, and provides additional mechanical strength to the assembly. However, its most important purpose is to compensate for any thermal expansion difference between the chip and the substrate.Underfillmechanically “locks together” chip and substrateso that differences in thermal expansion do not break or damage the electrical connection of the bumps
Underfillmay be needle-dispensed along the edges of each chip. It is drawn into theunder-chip space by capillary action, and heat-cured to form a permanent bond.
■Process Anisotropic Conductive Film (ACF) COG/ NCP Process Flow
Film →Pre-Laminate→Pre-Bonding→Final Bonding
■填膠技術(Underfilldispensing)
a.點膠機台加熱系統：溫度要穩定誤差小，溫度控制誤差±5℃以下。基板要平貼在加熱工作台上，使基板均勻受熱。膠量控制：要量化、有監控及校正系統且重現性佳。
b.加熱方式：加熱器數量，片狀或條狀均會影響溫度均勻度，工溫度誤差作台面±5℃以下。
c.點膠圖形：事先分析點膠路徑選擇一字形、L字形、U字形那一型最適合？
d.覆晶填膠製程在全部製程中速度最慢，因為膠材以毛細現象在微小間隙內流動，晶粒尺寸增加要維持良品率是很困難的亦即點膠時間和包覆氣泡的機率相對增加。
■各種流動模式流動分析
點膠品質會受到晶粒尺寸、凸塊排列以及密度、接點高度、工作溫度、基板影響，並且發揮膠材特性，另外構裝設計階段即將填膠工程一併考慮，方呈現良好的點膠品質。
■點膠機點膠閥比較
如圖所示三種點膠閥；Needle閥：點膠量因膠黏度變化而改變，點膠量重現性＞±10﹪。Auger閥：點膠量重現性±4﹪至±10﹪，點膠量也會因膠黏度變化而改變。LPDP閥：點膠量不會因膠黏度變化，點膠量重現性在20μc.c 以下點膠量±1﹪。
■Dispensing Liquid Encapsulants:  Glob-top•Dam & Fill•Underfill
lone of function of the bump is to provide a space between the chip and the board. In the final stage of assembly, this under-chip space is usually filledwith a non-conductive”underfill” adhesive joining the entire surface of the chip to the substrate, and re-distribute the residual stress from on the interconnection joints to all the chip surface.
■Advantage of Die Attach Film!!( Comparison with Die Attach Paste )
此段内容好像是由ACF的鼻祖公司日历化成（Hitachi Chemical）提供的，个人认为带有一定的偏向性，此处异向导电膜ACF似乎各方面都比异向导电胶ACA要好，但在实际应用中应该还各有千秋的，虽然目前ACF比ACA的应用量要大一些，但主要还是因为其更早的导入到相应工艺中，而不一定是其综合的优越性，呵呵！ 我这好像也有点偏向性，偏向胶的应用了，呵呵！ 但是无论如何ACA想取代ACF只怕还是任重道远啊！

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先進封裝與晶圓級封裝的基本原理 ,也可先看看下面的前言和内容后再决定是否需要！

前言:
“由於晶片設計越趨複雜與微小化，封裝方式與技術也同步跟著進入世代交替，過去採用塑膠平面晶粒承載封裝（QFP）的數位相機用控制晶片、CompactFlash、無線網路產品等，均過度到球狀閘陣列（BGA）封裝；而過去採用BGA封裝的中央處理器（CPU）、繪圖卡與晶片組等，亦進階到覆晶封裝；至於手機用相關零組件、DDRII均將大規模採用晶圓級封裝（Chip Scale Package；CSP），因此，預計到2007年的4年內，BGA與CSP等高階封裝應用，將獨領風騷，依Electronic Trend Publications的統計資料顯示，BGA與CSP兩者，在2002∼2007年間，產值的年平均複合成長率，將分別高達13.39％與17.58％。
•歷經近年來年來的半導體產業不景氣的考驗後，國際IDM大廠獲利困難，紛紛傾向於逐步釋出非核心的後段封測業務，僅保留前段的IC設計與製造，使封測業務外包趨勢，近年來日益明顯。加上因BGA與CSP等高階封裝所需投入的成本日益增加，因此諸多IDM大廠在無力負荷的情況下，預期釋出高階後段訂單比重，將日益提高。年平均複合成長率部份，BGA為18.77％，至於CSP更高達20.45％，因此就整體IDM大廠所釋出的委代封測訂單中，BGA與CSP等高階封裝將成為其中最大宗。”

主要内容：
■CSP Demands
■Definition & CSP
■Frequency, I/O counts vs. Packaging Technology
■IC Package for mobile phone and Portable devices
■Mobile Phone IC Function Description
■手機市場中的半導體大趨勢
■半導體與手機廠商趨勢關係
■Four Groups in CSPs
■ITRS forecast of minimum pitches of various mounting technologies for leading edge ICs
■Wafer Level Burn-in and Test
■晶圓級構裝的分類
■晶圓級晶方尺度型構裝重分布技術製程流程
■傳統IC封裝與WLCSP之比較
■各家公司之晶圓級晶方尺度型構裝結構比較表
■WL-CSP面臨的挑戰
■利用金球或金凸塊來進行連結
■Flip Chip Technology
■Flip Chip Packaging: FCIP vs FCOB
■覆晶載板(Flip Chip Substrate)
■Why Use Flip Chip?Why Underfill?
■Requirements of UBM
■Flip Chip (Soldering / C4) Process StepsPick
■Process Anisotropic Conductive Film (ACF) COG
■填膠技術(Underfilldispensing)
■各種流動模式流動分析
■點膠機點膠閥比較
■SiP / Stacked Chip / MCP
■多重晶片構裝之優勢Benefits
■Challenge on Stacked Chips Challenge on Stacked Chips -General
■Solutions to Overcome Challenges
■KGD manufacturing flow
■Lead Free & Green Package
■ITRS 2003 Assembly & Packaging Challenges