3.1　芯片黏接材料在先进封装中的应用

芯片黏接材料是传统封装中的关键材料。其基本功能是将集成电路芯片机械地、高可靠性地连接安装在芯片载体上。在集成电路先进封装中，芯片黏接材料的应用主要体现在以下两个方面。

1）芯片堆叠及多芯片黏接

与传统封装相同，芯片黏接材料在先进封装中，尤其是在芯片堆叠及多芯片系统级封装中的芯片固定与安装方面也有相应的应用需求，如图3-1所示。基于这种需求，大部分传统封装中的芯片黏接材料在先进封装中可以继续使用。

图3-1　芯片堆叠中的芯片黏接材料

一种好的芯片黏接材料必须适用于指定功能。在元器件封装与集成中，这些功能往往是机械、热和电学等材料性能的综合表征。

在实际的芯片黏接应用中，芯片黏接材料需要具有足够的黏接强度，以确保芯片保持固定；在热性能方面，芯片黏接材料的热膨胀系数最好接近芯片和芯片载体，以减小芯片黏接导致的热应力，而且具有优良的导热系数，可以有效地将芯片所产生的热传递到组装材料以利于散热。芯片黏接工艺的优势是芯片载体和集成电路芯片背面可以没有用于导电的金属层，不需要精确的对位，只需要将芯片黏接材料放置在集成电路芯片和芯片载体之间后，进行必要的芯片黏接工艺处理即可，工艺简单。

芯片黏接材料主要应用于先进封装中的芯片堆叠。图3-2显示了芯片堆叠技术发展历程。其中芯片黏接材料（层）的厚度随着时间的演变逐渐变薄。早期的芯片堆叠为金字塔型结构，即上层的芯片尺寸小于下层的芯片尺寸，而且芯片的厚度比较大，约为100μm以上甚至更厚。该类芯片堆叠中的芯片黏接材料多使用胶状黏接剂，如导电胶等。随着封装及集成技术的持续发展，封装结构中出现了相同尺寸芯片堆叠的要求，同时堆叠芯片的层数持续增加，芯片的厚度减薄至100μm以下甚至更薄，而芯片黏接层厚度要求控制在50μm以下乃至20μm左右，薄膜型的芯片黏接材料应运而生，如装片胶膜（Die Attach Film，DAF）等。

图3-2　芯片堆叠技术发展历程

2）倒装芯片黏接

IBM公司于1960年开发了倒装芯片（Flip Chip，FC）技术，以缩短芯片和芯片载体的互连距离，同时增强各电子元器件黏接的稳定性能，提高生产效率，降低成本。

倒装芯片中集成电路芯片的有源面正对着芯片载体，在实现芯片和芯片载体的机械互连的同时，承担二者之间的电互连任务。因此，相对于传统的芯片黏接，倒装芯片的黏接材料同时是互连材料，需要通过凸点（Bump）实现精确的对位和电互连。

目前，应用于倒装芯片连接的凸点材料有很多种，可以由单质金属、合金或聚合物等组成。近年来，倒装芯片技术中的黏接材料逐渐向低成本、无铅化、无助焊剂的方向发展。

倒装芯片黏接（互连）材料的介绍具体参见第8章微细连接材料及助焊剂。本章主要介绍芯片背面与芯片载体间及芯片与芯片间的黏接材料。