新型倒装镜片ACF贴装技术演示幻灯片

1,新型倒裝晶片ACF貼裝技術,2,一、ACF應用技朮二、ACF產品特點與應用范圍三、ACF技朮評估四、ACF厚度五、ACF貼附機介紹,目錄,3,倒裝晶片下填充的選擇。在不考慮其它因素時,影響倒裝晶片封裝可靠性的關鍵是所使用的下填充材料。,一、ACF應用技朮,4,COF(ChipOnFilm)将IC封装于柔性线路板上COG(ChipOnGlass)将IC封装于玻璃上TAB(TapeAutomatedBonding)柔性带自动连接TCP(TapeCarrierPackage)載具帶封裝例如COG工藝,5,COG組裝工藝設備是采用各向異性導電薄膜ACF和熱壓焊工藝將精細間距的IC貼裝到玻璃基板上實現IC和玻璃基板的電氣和機械互連的一種先進工藝設備COG組裝工藝主要涉及溫度控制技朮IC精密對位技朮精密壓力技朮及CCD應用技朮。TCP:在LCD與controller/driverIC的接合方式上,以往以heatseal的結合方式已足以應付.但現今在線路的pitch日益縮小的情形下,就有TAB(TapeAutomatedBonding)及COG(ChipOnGlass)的製程產生.TAB相對的要好一些。,6,TCP(TapeCarrierPackage)IC需求也大幅躍升.在晶圓廠將IC晶片完成後,會再請廠商在IC晶片上長金凸塊(GoldBump),然後將長好金凸塊的晶片接合在polymide軟板上(此段製程稱為ILB(InnerLeadBonding),即構成TCPIC.TAB:在TCPIC與LCD間的接合,則是以ACF(異方性導電膠)為介面,此段製程稱為OLB(OuterLeadBonding),一般即泛稱TAB.COG(ChipOnGlass)是利用FlipChip的技術,將長有金凸塊的IC晶片,以ACF為中間介面,接合在LCD的ITO端.,7,COF(ChipOnFilm),則是可將原先在PCB上的被動元件連同IC一併置於polymide軟板上;利用polymide軟板的可折特性,使得產品的設計更富彈性.,8,产品名称：HITACHITUFFY产品类别：各向异性导电膜(ACF)产品型号：TF-8147B,产品名称：日立异方性导电膜(HITACHIACF)产品类别：各向异性导电膜(ACF)产品型号：HITACHIACF,9,二、ACF產品特點與應用范圍,10,11,12,13,傳統的ACF有一個重要的缺點,即內部導電粒子的分佈是無序的.那就意味著大量的導電粒子存在於兩個連接面間,且呈不均勻狀態分佈,而這一不均勻性最壞情況下會導致開路或短路.而最大的可能是導致接觸電阻的不同.接觸電阻的不同在FCOG場合下是允許的,因為整個電路的電阻很大.但是在其它情況下(如剛性或柔性有機基板)接觸電阻差別過大是不可接受的.因此,理想的倒裝晶片互聯材料其導電粒子的分佈應是均勻的,以保証在每個焊盤上的數量相同.隨著面陣凸點晶片的日益,ACF產品特性,14,普及,對於導電粒子均勻程度的要求也將更為嚴格.目前新材料正在實際生產中試用,以確認其優越性.ACF材料是採用特殊技術制成,以使任一單分散性導電粒子均勻分佈.在研究的初期採用的是單分散性的鍍金的聚合物球（直徑7m）.黏著劑採用環氧樹脂及微量的電子級品質化學藥品.ACF材料的典型性能見表1.本節主要就一種載體含量為1800粒/mm的ACF材料進行討論.該載體適用於本次研究的凸點間距.同樣也能生產出更高顆粒密度的材料,導電粒子獨立分佈,但此時的平均間距縮小了.高密度材料適用於細間距電路.,2,15,表1：ACF材料的特性,16,圖像分析可用來分析實際倒裝晶片組件上每一凸點處顆粒的平均數量.例如,組件有98個球形凸點(100m100m,20m高),間距200m.組件置於ITO玻璃基板上,以使凸點區域顯露出來,從而能夠進行圖像分析.圖像分析系統包括一個高品質的反射顯微鏡,顯微鏡與一個高解析度的CCD攝像機及一台裝有圖像分析軟體的電腦相連.倒裝晶片的連接用一台FinetechFineplacer183倒裝晶片邦定機(如圖1)黏著.,三、ACF技朮評估,17,圖1:具有5m以上貼裝精度的FinetechFineplacer183邦定機.,18,這是一台手動系統,貼裝精度可達5m以上,包括一黏著於支點上的貼裝臂和裝於氣墊上的工作台,貼裝臂上裝有帶加熱與真空裝置的定心爪.用真空吸取倒裝晶片,經定心爪定心後,藉由立體顯微鏡和一個固定光標指示器,與台上的基板對準.基板能夠作X、Y與方向的移動以準確定位.隨後貼裝臂轉動90使晶片裝貼於基板上.然後再在其上施加不同的溫度和壓力以形成可靠的連接.通常以180的溫度加熱至少20秒的時間,壓力應根據凸點面積的不同可在1至50MPa間改變.,19,在本試驗方案中,第二種倒裝晶片用於對有序ACF的電氣性能進行評估.該晶片有576個凸點以面陣式排列(見圖2).凸點尺寸依然是100m，間距200m.,圖2:用於對“有序”ACF進行評估的面陣式倒裝晶片.,20,相應的FR4基板如圖3.,圖3：面陣式FR4基板上各種紐鏈式結構。,21,晶片與基板的設計使其在組裝時形成6個不同的紐鏈式結構.這種設計便於對相鄰鏈進行探測,從而可探知它們之間的絕緣電阻.盡管將來可能會用到ITO玻璃基板,在初始試驗時仍採用FR4基板.這樣一來圖像分析與電氣可靠性均在相同的倒裝晶片組裝中進行.裝到玻璃基板上時,導電粒子有時會進入倒裝晶片凸點的下面.此時,凸點上的壓力是30MPa.連接時凸點下導電粒子的分佈不受影響仍呈均勻狀態.每一凸點下導電粒子的平均數量可採用圖像分析的方法得出,結果是每一凸點下平均有16個導電粒子.由於對100m100m的凸點而言採用的ACF中導電粒子的初始密度為1800粒/mm2,試驗結果証明每一凸點下16個導電粒子非常令人滿意.,22,試驗中所發現凸點下導電粒子數最低值是13,這就意味著所有的凸點均有著良好的導電性能,接點非常可靠.這說明了1800粒/mm密度適合於100m直徑而間距200m的凸點.同樣說明隨著凸點尺寸與間距的減小,需要更高的密度來保証每一凸點達到相同的水平的導電粒子數.在保証分佈均勻的前提下,ACF的製造製程能夠達到更高的導電粒子載體密度(即減小導電粒子間的平均距離).導電粒子密度與每凸點下導電粒子數量間的關係正利用現成的倒裝晶片結構進行研究.,四.ACF厚度,2,23,邦定時的壓力對於凸點下導電粒子數量几乎沒有影響,只是決定著ACF的最佳厚度.本次研究証明ACF的最佳厚度值是25m.這不足為奇,因為凸點的高度為20m,而導電粒子的直徑為7m.當凸點開始接觸並壓住導電粒子時,膠黏劑便與晶片的底面相接觸,見圖4.,圖4:最佳的ACF厚度降低了邦定壓力的影響.,24,當凸點被壓入膜中至相應值時,少量的膠便會被置換出來.凸點所占總面積為0.0196mm,僅為晶片下膠面積的3%(晶片尺寸為5mm5mm,ACF厚度為25m).由於被置換出的量極少,因此裝配時不會對相鄰凸點造成破壞.如果采用較厚的膜,便會出現更多的損壞,原因是在凸點尚未與導電粒子相接觸時,大量的膠便已被置換出來,晶片下膠的“流動”會導致粒子順序的破壞.可以預見對於面陣晶片結構,在ACF厚度與膠體的流動/導電粒子運動間有一些關係,一旦在玻璃基板上的試驗結束,這些關係便會被揭示出來.,2,25,基板的共面性同樣對貼裝後導電粒子的分佈有影響。ITO玻璃基板是非常理想的選擇因為其表面非常平整。在周邊凸點晶片和面陣凸點晶片上的電性能試驗已完成，組件在各種老化條件下長期可靠性試驗後的接觸電阻值與晶片的初始接觸電阻值基本相同。一種新穎的ACF能使所有導電粒子均勻分佈。在倒裝晶片裝聯時採用這種材料，可將凸點下導電粒子數量的實際值達到理論值的水平。但是，ACF的厚度必須優化為凸點高度，以保証導電粒子的順序不會被破壞。,26,ACFAttach(異方向性導電膠貼附機)ACF-25I型ACF預貼機是應用在液晶行業中不可缺少的自動化設備.通過一定的時間、壓力和溫度將一定長度的ACF精確貼附到LCD上.該機操作簡單,速度快,精度高,工作穩定,具有極高的性價比,採用PCBASEC控制,工作穩定可靠,易於維護.,五、ACF貼附機介紹,27,可選擇單顆BUMP或整排連續BUMP手動/自動兩種工作方式,操作簡單.壓頭採用恒溫方式加熱,溫度均勻.ACF長度可自由設定長度,機種切換極其快捷方便.警報指示燈設置,隨時監控各部位異常.觸控螢幕+圖形操作界面，操作方便。使用資料庫儲存SourceSide&GetSide貼附資料,料號或機種切換時不需重覆輸入資料.雙CCD模組,輔助對位.ACF最長一次可貼100mm.治具寬度500mm,於寬度內可同時進行多片貼付.ACF採半切式貼付.機型更換簡易,作業人員可直接設定更換.機台體積小,節省無塵室空間.,28,規格StageFunction:真空(含X.Y.調整)Stage可移動行程工作種類:ACFAttachingontheLCD工作尺寸: