倒装芯片封装更具竞争力

随着倒装芯片封装在成本和性能上的不断改进，加上键合金线价格的不断攀升，从手机到游戏机芯片的各种应用领域里，倒装芯片技术都变得更具竞争力。

回首15年前，几乎所有封装采用的都是引线键合。如今倒装芯片技术正在逐步取代引线键合的位置。倒装芯片的基本概念就是拿来一颗芯片，在连接点位置放上导电的凸点，将该面翻转，有源面直接与电路相连接。倒装芯片避免了多余的封装工艺，同时得到像缩小尺寸、可高频运行、低寄生效应和高I/O密度的优点（图1）。

在从手机和寻呼机到MP3播放器和数码相机的所有热门的消费类电子产品中，几乎都能找到倒装芯片封装。在服务器中，近乎所有的逻辑模块都采用倒装芯片封装。大部分ASIC、游戏机电路、图形处理器、芯片组、现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）也都已采用了倒装芯片封装（图2）。

在过去几年里金丝引线键合的成本不断提高——这使得倒装芯片变得更具吸引力。“如果看一下两到三年前的成本，自然而然是倒装芯片更高，” STATS ChipPAC（新加坡）负责倒装芯片和新兴产品的副总裁Raj Pendse这样介绍。“通常来说倒装芯片所用的封装基板成本是引线键合衬底的两到三倍，但金价的飙升却超过了封装基板的差价。在很宽泛的应用领域里，倒装芯片已经成了更具成本效益的解决方案。过去两种方法的成本平衡点是1000引脚。现在只要在200到700引脚范围内，倒装芯片就更划算。”

倒装芯片的历史回顾

倒装芯片技术的首次应用可以追溯到1964年。根据IBM封装技术战略部门的杰出工程师Peter Brofman介绍，那时他们已经在IBM S/360大型机中采用了混合固态逻辑技术（SLT）。这一技术主要是采用一些大节距的铜珠用作额外支撑，可以防止与无源器件之间的短路。“真正将倒装芯片用在IC中始于1969年，但当时只有四边引脚的方案，”他解释说。“完全面阵列的金属化陶瓷（MC）技术出现在70年代中期。在80年代早期，IBM已经可以完成11×11阵列、节距为250 μm的Pb-5Sn焊料球了。 ”

80年代末和90年代初，摩托罗拉从IBM获得倒装芯片的授权，开始寻找倒装芯片陶瓷载体的替代物，开启了对芯片到载体的下填充物以及低成本FR4有机材料的研究。IBM封装工程经理Patrick OLeary指出，这些工作是与卡上加层的技术并行开发的，这一技术基于1990年的表面多层电路（SLC）工艺，到90年代中期，多芯片载体已经相当普遍。

“到1998年，大尺寸的微处理器开始采用芯片下填充料，并且转向有机倒装芯片加强载体，2000到2001年，35 mm、2-2-2载体基板的价格已经接近3美元，”O’Leary介绍说。“同引线键合相比，倒装芯片仍‘有点贵’，但性价比已经很高，因此图形处理器和游戏机处理器先后从倒装芯片技术中获益，到04、05年左右，已经完成了向有机倒装芯片模块的转移。”(责任编辑：admin)