倒装芯片封装激光辅助键合工艺的开发与优化

摘要： 在精细间距倒装芯片封装中，近期研发出激光辅助键合（LAB）技术以克服传统批量回流焊（MR）和热压键合技术的可靠性与产能问题。本研究通过数值传热与热力学分析，探究了采用铜柱凸点的倒装芯片封装LAB工艺。键合过程中，硅芯片表面温度均匀分布，并在数秒内升至280°C（足以熔化焊料）。芯片热量通过铜柱凸点迅速传导至基板，而基板温度始终保持较低且恒定。因此该工艺能快速形成稳定的焊料互连，同时使封装承受的应力与热损伤最小化。研究发现基板厚度、铜凸点数量及键合台温度是影响封装传热行为的关键因素：采用更薄的基板、更多铜凸点及更低键合台温度时，芯片温度会降低。若芯片温度不足，传递至焊料的热量不足以使其熔化，将导致焊点形成不完全。热力学分析同时表明，LAB工艺产生的翘曲与热机械应变均低于传统MR工艺。这些结果表明，采用选择性局部加热的LAB工艺有助于降低精细间距倒装芯片封装的热机械应力并提升产能。