随着微电路的收缩，用于制造它们的所有过程都必须进行重新处理或更换以使用较小，更薄的电路工作并提供更高的精度。在“高级包装”中尤其如此。这是将单个集成电路（称为“ Dies”）安装并电到电路连接到天博综合app官网登录或电路板，然后随后封闭的生产步骤。
Flip Chip Bas天博综合app官网登录s
一种广泛使用的高级包装技术称为“翻转芯片”。在过去的十年中，这种方法变得越来越受欢迎，因为它比电线粘合等旧方法具有多种优势。这些好处包括较低的成本，较高的包装密度和提高的可靠性。
为翻转芯片准备电路，首先将小的导电材料（通常是焊料或金）沉积在半导体晶圆顶部表面的导电垫上。然后，将晶片切成单个芯片（称为Die Singulation）。
接下来，捡起单个天博综合app官网登录，转过身，以使触点朝下，并将其放置在要安装的基板上。该基材最通常是印刷电路板。将芯片非常精确地对齐，以便芯片上的凸起与基板上的相应导电垫匹配（正面向）。将芯片凸出与基板垫接触。
然后将此组件放入烤箱中，将其加热到焊料的熔点上方（或任何凸起所组成的颠簸）。焊料融化和“回流”粘贴在天博综合app官网登录和基板上的导电垫上。最后，烤箱冷却，焊料凝固以在芯片和底物之间形成电气和机械键。
热压缩键合 - 薄天博综合app官网登录的解决方案
随着天博综合app官网登录S和底物的变薄，Flip Chip过程开始遇到问题，并且随着焊料凸起的大小和它们之间的间距（称为螺距）收缩低于100 µm。具体而言，加热周期可能会导致天博综合app官网登录和底物中的翘曲。这可能是由于在加热周期中这些组件之间的温度梯度以及各个部分之间热膨胀（CTE）的不匹配而发生的。
如果零件扭曲足够重要，则可能在天博综合app官网登录和基板之间产生未对准。这可能会导致开路（无连接），或者在某些情况下甚至是短路（焊球桥接）。
热压缩键合（TCB）是一种专门开发的技术，旨在扩展翻转芯片的功能。具体而言，TCB提供了一种更可靠的方法来执行薄天博综合app官网登录的大量芯片附件。
传统的翻转芯片键合和TCB之间的差异是，后者在整个操作过程中以极高的精度来主动监视并控制天博综合app官网登录和底物的温度，施加力，位置和方向。在进行下一个步骤之前，请先验证该过程的每个步骤。所有这些控制都会导致更好，更可靠的债券和更大的单位对单位一致性。
用于完成所有这些的TCB系统的主要元素在图中显示。其中包括空气轴上的线性伺服电动机，这些电动机可以以1 µm的精度垂直定位天博综合app官网登录。还有一个倾斜阶段，用于保持角度定位以保持芯片和死亡的共同平面度。加热器和冷却器都可以精确地控制天博综合app官网登录的温度，以及该温度升高或降低的速度。这堆组件的底部是真空chuck或喷嘴，它可以容纳天博综合app官网登录本身。并嵌入了一系列传感器，以连续监测整个操作过程中天博综合app官网登录和基板的温度，施加力，位置和方向。
热压缩键合系统包括定位和定向天博综合app官网登录和基板，加热器和冷却器，以控制其温度，真空喷嘴保持天博综合app官网登录，以及各种传感器和视觉系统（未显示）以监视和控制过程。
TCB过程与传统翻转芯片相同。也就是说，用焊料颠簸准备了一个天博综合app官网登录。然后，将天博综合app官网登录拾起，与基板对齐，并降低直到颠簸与基板接触。此后，加热和死亡运动周期开始。
随着焊料融化，天博综合app官网登录首先移动到基板，然后稍微远离它，然后终于再次返回它。温度和施加力也会变化。所有这些确保了天博综合app官网登录与基材之间的良好对齐和键合，均匀的焊接接头高度以及没有缺陷的连接。
Coherent是垂直集成的材料生产商和TCB喷嘴的成品组件。我们可以用各种尺寸和形状制造喷嘴，并具有内部功能，例如4H S天博综合app官网登录部分。
喷嘴的高级材料
除了TCB系统中的阶段，热设备和传感器外，另一个关键要素是喷嘴。它提供三个关键功能。首先，它包含各种孔或通道，以使其充当真空盘。其次，它在整个过程中保持了天博综合app官网登录的平坦度（因为真空将零件牢固地固定在其表面上）。最后，它会进行热量以使TCB系统中的加热和冷却元件改变天博综合app官网登录的温度。
为了满足这些要求，理想的喷嘴必须是用机械刚性材料制成的，该材料可以制成，该材料既可以非常光滑又平坦。这对于牢固地保持死亡并在整个过程中保持平整是必不可少的，即使其上的力量发生了变化。
此外，喷嘴材料必须具有高导热率。这样可以确保将加热器和冷却器引发的温度变化迅速传输到天博综合app官网登录。精确控制天博综合app官网登录温度并快速热循环的能力是过程成功的关键，并最大程度地减少其整体takt时间。
符合所有这些要求的材料很少，但是连贯的材料产生了三种不同的要求，并且可以从任何一个中制造成品的TCB喷嘴。这些都是反应键入的硅碳化物（S天博综合app官网登录），，单晶S天博综合app官网登录，polycrystalline钻石。每个都有其自己的特定特征和优势，在表中总结了。
材料 |
热导率 |
表面粗糙度 |
光学传播 |
电绝缘体 |
COST |
反应键合的S天博综合app官网登录 |
255 w/m-k |
<25 nm |
否 |
否 |
低 |
单晶S天博综合app官网登录 |
370 w/m-k |
<2 nm |
是 |
4H：否 6H：是 |
中 |
polycrystalline钻石 |
2200 w/m-k |
<10 nm |
是 |
是 |
高 |
与其他物质相比，所有这些材料都具有很高的导热率 - 钻石具有任何材料天博综合app官网登录导率最高。反应键合的SIC的一个关键特征是，它可以通过孔或内部通道很容易生产。同样，可以加工激光以达到非常高的平坦度和低表面粗糙度。
钻石和单晶S天博综合app官网登录的优势是它们在可见的和近红外具有传播。这允许多种测量技术用于测量最后一部分的平坦，厚度和并行性，从而实现更高的精度制造。
多晶钻石和6h单晶S天博综合app官网登录是电绝缘体。由于几个原因，该特性可能很有用，包括保护半导体死亡免受静电释放（ESD）的伤害。
这三种材料制造的喷嘴成本也有所不同。这很重要，因为喷嘴是定期替换的可消耗品。
相干是TCB喷嘴的垂直集成的制造商。我们首先要种植自己的材料，然后一直通过生产成品零件。我们制造能力的一个关键组成部分是我们产生非常平坦的表面的能力，并且我们拥有广泛的计量设备来验证这种平坦度。
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