打線接合與覆晶的差異:晶片連接方式比較

這是將晶片連接到封裝的兩大主要方式。打線接合,是讓晶片朝上放置,用細金屬線連接晶片邊緣的焊墊與封裝。覆晶,是將晶片翻面朝下,讓表面的焊料或銅凸塊直接連接基板。打線接合便宜而有彈性,覆晶則能得到多得多的連接、更短的路徑與更好的電氣性能。

項目打線接合覆晶
連接將細線(金、銅、鋁。約15〜50 µm)從晶片的焊墊焊接到封裝將晶片表面的焊料或銅凸塊直接接合到基板
晶片方向朝上朝下(翻面)
輸入輸出的位置與數量只有晶片邊緣的焊墊。數百到約1,000個連接凸塊排列於整個表面(面陣列)。數千個連接
電氣性能長的導線增加電感與電阻,限制速度與供電路徑短,電感小。訊號與電源品質良好
散熱路徑熱主要從晶片背面散到黏晶層晶片背面可直接連接散熱片或散熱器
製程逐條依序接合,因此較慢以迴焊一次接合所有凸塊,並注入能緩和應力的底部填充樹脂
封裝尺寸大。晶片周圍需要容納導線的空間小
成本便宜。成熟而有彈性,晶片上不需要形成凸塊高。需要形成凸塊、更精細的基板與底部填充
主要用途記憶體、微控制器、類比IC、LED、低成本產品CPU、GPU、SoC等高速且腳位數多的晶片

數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。

適用於什麼情況

打線接合
腳位數不多,成本最優先時。大部分微控制器、記憶體、類比元件等。
覆晶
需要數千個連接、高速、大功率時。處理器與高效能晶片。
補充
覆晶的凸塊也是先進封裝的起點,以小得多的微凸塊連接堆疊的晶片。

常見問題

為什麼覆晶可以有更多連接?

因為凸塊可以放在晶片的整個表面(面陣列)。打線接合只能使用晶片邊緣的焊墊,而覆晶可得到數千個連接。

打線接合已經過時了嗎?

沒有。它便宜、有彈性且成熟,至今仍用於大部分微控制器、記憶體與類比IC。

什麼是底部填充?

注入覆晶與基板間隙的樹脂。可緩和因熱膨脹差異而施加在凸塊接合處的應力。

哪一種電氣性能比較好?

覆晶。因為連接短、電感小。長的接合導線會限制速度與供電。

相關名詞的解說

打線接合
以金或銅等細金屬線,將晶片的電極焊墊與導線架或基板連接起來的接合方法。
覆晶
將晶片的電路面朝下,以凸塊直接與基板連接的構裝方式。連接路徑短,適合多接腳。
BGA(球柵陣列)
球柵陣列。在封裝背面以格狀排列焊球、適用於多接腳的封裝。
微凸塊
用於以TSV堆疊的晶片之間,或晶片與中介層之間連接的凸塊,遠比一般的焊球小。間距約為數十µm。

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