倒装
Flip Chip（FC）也称 倒装芯片、倒装互连、凸点互连、flip-chip bonding、C4
把芯片有源面翻向承载体，以焊料或铜柱凸点阵列同时完成机械接合和电气互连的方法。
速览
约 1 分钟倒装描述的是芯片如何连接，不是某一种固定封装外形。芯片焊盘先通过UBM和凸点转换为可接合端点，再与基板、转接板或另一芯片对准并回流或热压键合；底部填充通常用于分担热膨胀失配产生的循环应力。
系统理解
约 2 分钟倒装的第一性对象是芯片端口到承载体端口之间的面阵列互连。焊盘上先建立黏附、阻挡、润湿和电流扩展所需的凸点下金属层（UBM），再形成焊料球、铜柱加焊帽或微凸点。贴装时芯片有源面朝下，对准承载体焊盘，经回流、自对准或热压键合形成大量并行接点。普通封装凸点、细间距铜柱和三维堆叠微凸点属于不同尺度与材料窗口，不能只用“倒装”二字概括其工艺参数。
短而并行的面阵列通路可降低部分电阻和电感，并把I/O从芯片周边扩展到有效表面，但代价是对共面度、对准、凸点高度一致性、焊盘表面、助焊剂残留和空洞控制更加敏感。回流后的底部填充把芯片与基板之间的空隙填满，使热机械载荷不只由离散焊点承担；其流动、固化、玻璃化温度和界面黏附又会引入新的工艺与可靠性边界。
温度变化时，芯片与基板热膨胀系数不同，离中性点越远的接点承受的相对位移通常越大。失效可表现为焊料疲劳、金属间化合物脆化、UBM剥离、桥连、开路、底填空洞或界面分层。倒装可用于FC-BGA、晶圆级封装和多芯片/三维集成，但倒装本身既不等同于BGA，也不等同于WLCSP。
位于凸点/UBM制备与裸片对准之后，向下连接封装基板、BGA或晶圆级封装，向上连接回流、底填、检测和热循环可靠性。
公式提示
简化热失配位移可写为ΔL≈(αs−αd)ΔT·r；它只描述几何驱动力，实际焊点应变还受封装翘曲、材料黏弹性、接点高度和底填约束影响。
关键参数
| 参数 | 单位 | 含义 |
|---|---|---|
| 凸点节距 | μm | 相邻互连中心距离，约束I/O密度、桥连风险和基板布线能力 |
| 凸点高度/共面度 | μm | 决定接合间隙、接触同步性和热机械顺应性 |
| UBM结构 | — | 提供黏附、扩散阻挡、润湿和电流扩展的多层金属体系 |
| 底填材料性质 | — | 包括黏度、固化收缩、玻璃化温度、模量、CTE和界面黏附 |
常见误区
- 把倒装、BGA和WLCSP当成三个可以互换的名称
- 认为有源面朝下就一定已经形成可靠倒装互连
- 认为互连更短就会自动消除全部寄生、热与可靠性问题
- 认为底部填充只是填空隙，对焊点应力和失效模式没有影响
工程深入
12 条结论对象、结构与接合机理
几何、电气与热机械边界
缺陷、评价与流程关系
出处
3 本教材 · 6 处引用- 1
芯片制造：半导体工艺制程实用教程（第6版）
- 第 18 章 §§18.4.6–18.5，第 348–350 页 支持：倒装定义的是裸片一级互连方法；UBM把芯片焊盘转换为可接合凸点底座；对准和回流共同建立并行接点；底部填充把离散焊点载荷转移到连续材料；热膨胀失配产生随位置放大的相对位移；普通凸点与微凸点属于不同工艺窗口；焊帽过厚和对准偏差会共同抬高桥连风险；倒装失效沿多层界面传播；倒装与引线键合是不同一级互连路径
- 第 18 章 §18.6，第 355–357 页 支持：倒装可以进入BGA和WLCSP但不等同于二者
- 2
集成电路三维系统集成与封装工艺
- 第 4 章 §§4.2–4.4，第 93–107 页 支持：倒装定义的是裸片一级互连方法；底部填充把离散焊点载荷转移到连续材料；热膨胀失配产生随位置放大的相对位移；面阵列短通路降低部分互连寄生
- 第 5 章 §§5.1–5.4，第 109–138 页 支持：UBM把芯片焊盘转换为可接合凸点底座；对准和回流共同建立并行接点；底部填充把离散焊点载荷转移到连续材料；普通凸点与微凸点属于不同工艺窗口；焊帽过厚和对准偏差会共同抬高桥连风险；倒装失效沿多层界面传播；外观与导通合格不能覆盖全部隐藏缺陷
- 第 7 章 §7.9，第 191–197 页 支持：倒装可以进入BGA和WLCSP但不等同于二者
- 3
芯片制造：半导体工艺与设备
- 第 9 章 §9.1 支持：倒装定义的是裸片一级互连方法；面阵列短通路降低部分互连寄生；外观与导通合格不能覆盖全部隐藏缺陷；倒装与引线键合是不同一级互连路径；倒装可以进入BGA和WLCSP但不等同于二者