什么是Wafer bumping以及它在封装过程中的作用

Wafer bumping，顾名思义，是指在半导体制造中，将金属连接点（通常称为“bumps”）附加到硅片（wafer）的表面上。这个过程对于芯片封装工艺流程至关重要，因为它决定了芯片与外部电路的连接方式，从而影响着整个系统的性能、功耗和成本。

芯片封装工艺流程概述

芯片封装工艺流程可以分为多个阶段，每一个阶段都有其特定的目标和技术要求。从制备硅材料到最终形成可安装于主板上的完整模块，这一系列复杂的步骤包括：

晶圆切割：将大型硅晶圆切割成小块，即所谓的die。

引脚焊接：将铜或金基底作为引脚，并通过焊接或其他方法固定在die表面。

包裝层涂覆：涂覆保护层以防止oxidation和contamination。

光刻打孔：使用光刻技术来创建用于后续步骤的孔洞。

铜填充打磨：将溶剂注入孔洞并固化，形成电线网络。

化学镀膜：增加绝缘性质，以隔离不同部分的电子信号传输路径。

Wafer Bumping概述

Wafer bumping 是在上述步骤之后的一项关键操作，它涉及到以下几个主要步骤：

锆合金沉积: 在Die表面的特定区域上沉积锆合金，这些区域即将成为bump位置。在这一步骤结束时，会留下一定厚度的锆合金薄膜。

蚀刻/掺杂处理: 对于某些应用，比如高频率应用，可以进一步进行蚀刻或者掺杂处理，以改善金属材料性能。

塑料填充: 使用一种特殊塑料浓缩液填充bump之间空隙，使得最后一步贴胶更加顺畅。

热压强化/冷压强化: 将Die放入高温环境中使塑料完全固化，然后再次冷却以达到最佳形状稳定性。这一过程保证了Chip间距不变，同时提高了Chip对温度变化的抵抗能力。

胶粘剂涂布: 在所有准备工作完成后，用适当类型和量级的手感胶或UV胶均匀涂布于每个Chip周围边缘处，确保能够牢固地吸附待进入PCB上的微小插槽位并提供良好的机械承载力同时保持足够紧密且无空气通道以避免损害内部结构并确保良好的信号传递效率。

6-7: 最后的两个环节包括Dry Film Resist(DFR)保护层涂抹以及最后一次检查测试，以确保一切按照预期进行。此时Die已经被细致地包裹起来，并且准备好进入更深入加工阶段，如Flip Chip Mounting等，最终实现与PCB相连结束产品设计周期。

Wafer Bumping在封装过程中的作用

提升集成度

由于Wafer Bumping可以直接把元件与主板直接连接，无需额外线缆，因此能显著减少空间占用，从而提升集成度，更适应现代电子设备对空间需求越来越严格的情况下的发展趋势。例如，在智能手机或者笔记本电脑等移动设备中，由于尺寸限制，对组件数量有限制，而通过Wire Bonding这种手段可能无法满足这些需求，但通过flip chip mounting结合wafer bumping则能实现更多元件容纳更多功能，比如摄像头、触摸屏等功能整合进单一机身内，大大增强了产品实用性和用户体验。

减少误差

另一个优势是降低组装误差风险。当采用Wire Bonding时，由于需要分别寻找针脚，与它们建立物理联系，而且存在因人为错误导致缺陷甚至破坏整个IC的情形；相比之下，Flip Chip Mounting + Wafer Bumping结合便能够极大减轻这个问题，因为只需简单精准地将已做好Wafer bumps 的chip放置到对应位置即可，不必担心各种细节上的失误影响最终效果，也因此提高生产效率和质量控制水平。此外，它还简化了测试过程，因为没有额外线缆意味着信号路径更短，有利于检测故障源头更快找到解决方案，从而缩短整体生产周期时间及成本开支维持市场竞争力同样重要的一环考虑因素之一。而且由于经历过先进制造流程，因此也能保证较低的人月成本，因为不需要大量人工去执行每个单独元素之间接口任务这样繁琐又容易出错的事务，而是在自动化系统支持下完成这项工作效率更高安全性也得到保障提升，所以总共看来这种方法让未来数据存储、大规模计算机系统乃至超级计算机建设成为可能，只要保持持续创新不断推动技术前沿，那么新领域、新产业就会随之诞生，为人类社会带来不可估量价值贡献新的突破创造条件去探索未知领域，我们知道现在科技正飞速发展很多科学家正在研究如何利用太阳能转换能源、如何利用生物信息学帮助人类理解生命本质以及如何开发新药物治疗疾病我们相信基于此基础以上提到的这些未来可能会有哪些新的挑战呢？