倒装芯片技术已广泛应用于半导体行业中,毛细力驱动下的底填充是保护芯片免于热-机械疲劳损坏和延长芯片使用寿命的封装工艺。填充材料所受的毛细压是影响底填充过程的关键因素。毛细压不但与芯片和基板间的间隙、焊球直径以及焊球间距有关,还与焊球的排布形式有关。相比于正四边形排布,焊球正六边形排布的倒装芯片不但具有更高的输入/输出容量,而且具有更大的抗载荷能力。所以研究焊球正六边形排布情况下底填充的毛细压具有重要的工程价值。在已有的焊球正四边形排布情况下平均毛细压计算方法的基础上,通过进一步分析焊球正六边形排布的结构特点和底填充过程,建立了与之相适应的平均毛细压计算模型。本文的主要工作和成果如下:(1)根据焊球呈正六边形排布的结构特点,依据力平衡的原则及质量守恒定律对底填充过程进行了分阶段研究,着重分析了接触线跳跃量和填充面积的计算方法,针对焊球在大间距区域和小间距区域的情况分别建立了相应的平均毛细压数学模型。在此基础上,通过比较进一步分析了焊球排布形式和填充方向对平均毛细压的影响。(2)根据底填充实验的可视化要求,设计制作了焊球正六边形排布的倒装芯片透明试样。试样的基板和芯片用透明的二氧化硅代替,焊球用硅代替。二氧化硅和硅通过SOG技术键合在一起,然后用光刻技术将硅蚀刻成焊球形状。试样采用了基板可分离结构,便于清洗后重复使用。(3)利用自动点胶机、体式显微镜和高速工业相机构建了底填充流动实验平台,针对不同的焊球正六边形排布的倒装芯片试样进行了多组底填充实验。通过比较实验结果与解析计算结果,验证了解析模型的准确性,从而完善了倒装芯片封装工艺中的底填充流动解析模型。
