MicroFab為半導(dǎo)體制造行業(yè)開發(fā)出了先進(jìn)的焊料沉積系統(tǒng)，其Solder Jet?焊料噴射技術(shù)是基于壓電按需模式的噴墨打印技術(shù)，能夠以每秒2000次的速度放置直徑為25-125μm的熔化焊料滴，不僅將芯片封裝中復(fù)雜的8步凸點(diǎn)工藝精簡至1步工藝，且打印精度高，擁有可觀的成本優(yōu)勢。

MicroFab使用噴墨打印技術(shù)在數(shù)據(jù)儲存方面有很多的應(yīng)用前景，能夠制作各種各樣以及定制化的電子器件。打印可使用的材料包括光學(xué)粘合劑、紫外光固化膠、指數(shù)調(diào)節(jié)熱塑性配方材料和其他特殊粘合劑。MicroFab擁有高溫噴墨打印噴頭的專利，該技術(shù)可在高達(dá)240°C的溫度下打印粘合材料。通過改變工藝參數(shù)，可以打印出尺寸從10微米到幾毫米的點(diǎn)陣、線、面，精度可達(dá)1微米。

噴墨打印技術(shù)

噴墨打印的優(yōu)點(diǎn)是打印的位置，單次打印量以及墨水在整個區(qū)域的分布都能夠做到精確控制。噴墨打印的精密可控性能夠使其應(yīng)用于探索更多的領(lǐng)域：

1）MEMS以及小型平板顯示器玻璃上密封的薄而窄的結(jié)合線；

2）微光學(xué)器件上非常小的元件的連接；

3）對精度和速度都要求很高的填充孔；

4）醫(yī)療設(shè)備、曲面、MEMS組件需要非接觸式粘合，以防止損壞或者污染器件；

5）需要在同一個部件上打印導(dǎo)電和不導(dǎo)電連接的應(yīng)用；

6）用于電子封裝的凸點(diǎn)工藝制備。

傳統(tǒng)封裝技術(shù)

由于IC芯片的集成度越來越高，尺寸越來越小，倒裝焊技術(shù)在封裝工藝上得到廣泛應(yīng)用。芯片倒裝的英文名稱為Flip Chip，即讓芯片的接觸點(diǎn)與基板、載體、電路板相連，在相連的過程中，由于芯片的凸點(diǎn)是朝下連接，因此稱為倒裝。

在典型的倒裝芯片封裝中, 芯片通過3到5個密耳（mil）厚的焊料凸點(diǎn)連接到芯片載體上，底部填充材料用來保護(hù)焊料凸點(diǎn)。芯片中的凸點(diǎn)金屬化是為了將半導(dǎo)體中P-N結(jié)的性能引出，其中熱壓倒裝芯片連接最合適的凸點(diǎn)材料是金，凸點(diǎn)可以通過傳統(tǒng)的電解鍍金方法生成，或者采用釘頭凸點(diǎn)方法，后者就是引線鍵合技術(shù)中常用的凸點(diǎn)形成工藝。

凸點(diǎn)工藝是倒裝芯片封裝中重要的工序之一，以工業(yè)中典型的焊料凸點(diǎn)工藝為例，如下圖所示；傳統(tǒng)的焊料凸點(diǎn)工藝需要經(jīng)過光刻，刻蝕，回流焊等8步工藝，不僅工藝復(fù)雜，而且成本較高。應(yīng)用MicroFab的Solder Jet?技術(shù)只需要1步就能完成凸點(diǎn)工藝，不僅效率高，而且能夠大大降低生產(chǎn)成本。

Solder Jet?技術(shù)

MicroFab為電子制造行業(yè)開發(fā)出了先進(jìn)焊料沉積設(shè)備，其Solder Jet?焊料噴射技術(shù)是基于壓電按需模式來噴墨打印，能夠產(chǎn)生直徑為25-125μm，每秒2000次的熔化焊料滴?；诤噶蠂娚涞某练e是低成本的（不需要工具）、非接觸的、靈活的和數(shù)據(jù)驅(qū)動的（不需要光刻刻蝕或掩模，因?yàn)榇蛴⌒畔⒅苯佑蒀AD設(shè)計，并以數(shù)字方式存儲），并且是環(huán)境友好的（這是一個沒有副產(chǎn)物的增材制造過程）。

目前倒裝芯片工藝中使用的焊料凸點(diǎn)（solder bump）通常在100微米左右，隨集成電路的小尺寸，高密度的發(fā)展，對于倒裝技術(shù)的焊料凸點(diǎn)尺寸會越來越小。MicroFab研發(fā)團(tuán)隊(duì)在硅片上進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，以評估噴墨打印技術(shù)對小尺寸凸點(diǎn)的適用性。如下圖3所示：

實(shí)驗(yàn)中，為了使焊料噴射能夠?qū)崟r打印，打印頭以每秒200滴的速度和2mm/s的運(yùn)動速度在未形成圖案的基板上以恒定的速度進(jìn)行打印。結(jié)果如圖4所示。惰性環(huán)境的有效性由沉積凸起的圓點(diǎn)來證明：在飛行和撞擊過程中形成大量氧化物的液滴由于傾斜撞擊而呈淚滴狀。這些實(shí)驗(yàn)以高達(dá)100mm/s的襯底速度重復(fù)進(jìn)行，性能沒有顯著下降。

MicroFab團(tuán)隊(duì)還開發(fā)出了新的無鉛噴墨打印技術(shù)，用于制造高密度IC封裝。皮升級的焊料（直徑小于25μm）可在高達(dá)240℃的高溫下進(jìn)行打印。設(shè)備利用數(shù)字化驅(qū)動擁有更高的集成度，更低的成本和更高的靈活性。MicroFab團(tuán)隊(duì)還將Solder Jet?技術(shù)應(yīng)用在3D封裝上，并提出了一套完整的解決方案，如圖5所示，芯片與芯片之間完全用Solder Jet?技術(shù)來鍵合。Solder Jet?技術(shù)潛在的應(yīng)用包括：集成電路封裝，芯片級封裝，光電互聯(lián)和印刷電路板制備。焊料可以每秒超過2000個bumps打印在基板上，相關(guān)的垂直通孔也可以進(jìn)行打印。

資料來源：美國MicroFab公司