凸点装即将流行,凸点半导体芯片封装需求呈指数级增长

炎炎夏季，凸点装悄然兴起，时尚大咖说这将成为女性服饰的趋势。无独有偶，在半导体芯片封装领域，凸点技术（Bumping）近几年也非常火，市场需求持续呈现指数级增长，相关封装测试厂尽管产能全开，依然出现供不应求的局面。

面对庞大的市场需求，江苏长电科技股份有限公司（JCET）全新的12英寸晶圆凸点产线2019年7月29日在韩国量产。目前，该产线已向JCET客户交付量产产品，有望在未来几个季度内获得更多国际一流客户的量产认证。

什么是凸点封装？

凸点技术在英文中是Bumping，即晶圆凸点技术。

在晶圆表面长出凸点（金、锡铅等）后，将本来要打金线的长有凸点的芯片正面，倒过来扣在基板上，与基板相连连结，让电信号通过凸点导通。制作晶圆凸点的关键是UBM(under ball metal)技术，即沉积凸点下金属层。

UBM的主要作用是：

（1）作为互联的键合层。
（2）阻挡ball材料原子扩散至下层金属材料。
（3）粘接下层介电材料和金属层，并阻挡污染物沿介电层水平方向迁移至下层金属。

UBM制作质量直接影响焊锡凸点结构可靠性。考虑到成本效益高于其他工艺特别是蒸镀，目前UBM多数由溅镀工艺制作。

一般而言，UBM必须要承受多次回流（经常高达20次）而不损坏。由于UBM是将焊锡凸点和焊盘金属化层粘贴在一起的结构，必须通过切应力和拉伸应力的测试，以保证UBM必须具有足够的强度，而不会因为时间、温度、湿气和偏置电压等因素发生性能退化。

典型晶圆凸点工艺

在晶圆凸点制作中，目前有三种主要的凸点工艺：

（1）蒸镀

该技术由IBM发明并应用与量产，它采用Cr和Cu材料，通过钼投影掩膜进行蒸镀制作UBM。对于高含铅焊料凸点具有极高的可靠性。在蒸镀工艺中，掩膜对中十分重要，并且掩膜设计必须考虑CTE和晶圆的动态温度变化。

由于蒸镀工艺材料利用率较低，所以工艺成本极高。同时，蒸镀工艺一般可接受的面阵列节距极限为225um，不适应当前产品对于小节距的要求。

（2）模板印刷/溅镀工艺

该工艺的模板可以是金属掩膜或光学掩膜，其UBM结构为Al/Ni-V/Cu、Ti/W/Cu等。

光学掩膜可以制作较细节距的凸点，但用于更细节距的话良率是主要问题，对于较大节距本工艺也收到限制，比如较薄或较脆的晶圆。模板印刷工艺的的低成本是有限制的，电镀时必须使用光学掩膜。细节距凸点容易产生凸点的空洞缺陷。由于助焊剂必须与焊膏混合，回流工艺必须监测和控制空洞的形成。

（3）电镀工艺

电镀工艺应用于极细节距凸点的成本效益最好，良率最高，速度最快，凸点密度高。

一般流程是通过盲镀或溅射（成本更低）一层UBM，再使用光刻胶制成的电镀掩膜，通过显影形成侧壁斜率精确控制的焊坝。然后电镀凸点，回流后刻蚀UBM。

该方法可以制作节距低至50um的凸点，且分布均匀。

凸点技术应用

凸点技术一般用于倒装半导体芯片封装生产，应用产品涵盖汽车、无线、计算以及其他智能终端领域，其产业生态正在高速成长。

以JCET的凸点技术为例，其产线位于100级和1000级无尘车间，拥有电镀、共晶、SnPb、高铅、无铅和铜柱凸点技术，目前正在量产的凸点间距可低达90um，最低可达35um，可用于倒装（FC）、POP封装、晶圆级封装（WLCSP）和系统级封装（SiP）以及封装测试代工服务。