💪 🎅🏿 💇🏻 带球形端子的IC芯片的装置以及球形断开的原因 🐃 🚏 👇🏼

我们都热爱电子产品，几乎崇拜它。电话，计算机等设备非常复杂，并且由于无需花费大量金钱，这要归功于自动化和CAD，但我们仍然认为它很昂贵，而且我们希望便宜一些，甚至不知道它包含多少种技术。微电子学。
我们在购买处理器，电话，视频卡和其他设备时需要支付的此类隐藏技术之一-UBM（凸点金属化）是芯片上用于安装球引线的平台的金属化。

微电子学的发展导致IC芯片和PCB上组件集成密度的增加。如果在晶体上没有太多结论，从一个到几百个甚至更多，则可以将晶体设计用于导线焊接。有很多示例：闪存，RAM芯片，声音芯片等等。在这里，读者可以回忆起某些微电路盒的外观，并说这些盒已焊接到球形端子上，他说的没错。仅在这些情况下，才将晶体粘合并用导线焊接。接下来，我们将讨论位于晶体和主体之间的球形引线。

图1个Hunix RAM芯片。晶体拆包（白线）和
晶体本身（黑色矩形）被示意性地示出，尽管表壳本身被焊接在球上。

如果潜在晶体的引脚数很大（从600到4000多个），则显影剂会立即为球形引脚开发晶体，例如CPU和GPU之类的晶体。是的，以如此众多的结论物理解压电线是一个漫长的顺序过程，但是我通常对机器编程保持沉默。

图2 AMD斐济图形芯片。在IC芯片上，而不是在身体上，有4000多个焊球。

球形铅是焊料球（可以包含铅也可以不包含铅），可同时执行以下三种功能：
1.将晶体保持在PCB或硅中介层（如AMD Fiji）上
2.消除热量
3.形成晶体的电连接外部环境

如果将晶体用于球形引线，则铜接触垫会以矩阵形式在晶体的整个表面上形成，并且基本上是晶体拓扑结构的延续。然后，在必要时在铜上施加钝化保护层，而不在球所处的位置施加钝化保护层。铜的开孔区域覆盖有UBM层，然后准备施加球。UBM层的一部分位于钝化层上，从而完全覆盖铜并在该位置的周边周围形成突起。

图球下结论为3 KP。黄色-钝化铜，灰色-UBM涂层。

如果将晶体用于焊丝焊接，则用于焊接的接触垫（KP）为矩形，其主要涂层为铝，并且位于晶体的周围。

图尺寸为100 x 100微米量级的4 KP焊丝

也不可能将焊球直接连接到这种KP：焊锡不能焊到铝垫上。为此，还应使用UBM技术焊接球。
因此，UBM是焊球和芯片上接触垫金属之间的层。它的任务是与接触垫粘合，扩散保护和焊料的润湿性。使用UBM来创建具有球形接头的结构，它还允许您在用于拼接的IC和IC上创建球的结构。

图5 UBM

的位置UBM 接口必须确保满足以下条件：
1.与接触垫的铝和芯片上的钝化层建立可靠的连接。重要的是钝化层本身必须没有小孔，因为在创建导电UBM层时，这可能导致短路。
2.接触垫的电阻低。为了满足该要求，在涂覆第一UBM层之前，从CP的表面去除氧化铝。
3.为焊球材料和KP材料的扩散提供屏障。
4. UBM的外层必须是可润湿的，以用于焊料。
5.防止在开放表面上形成氧化层。
6.为晶体提供尽可能少的电压。

UBM至少是3个金属薄膜蚀刻层。
1.对CP的粘附层。它用于在KP的金属和IC的钝化层之间形成键，并防止KP和焊球之间的扩散。常用的材料有：铬（Cr），钛（Ti），钛/钨（Ti / W），镍（Ni），钼钼。该层的厚度为约0.15-0.2μm。
2.浸湿的焊料层。用焊球创建焊点。所使用的金属为：铜（Cu），镍（Ni），钯（Pd）。通常的层厚度约为1-5μm。
3.防氧化保护层。为此，使用金（Au）。厚度〜0.05-0.1μm。

可以制造UBM层的许多组合，例如Ti / Cu / Au，Ti / Cu，Ti / Cu / Ni，TiW / Cu / Au，Cr / Cu / Au，Ni / Au，Ti / Ni / Pd，Mo / Pd 。但是，不同的UBM结构具有不同的属性和不同的可靠性。例如，Ti / Cu / Ni比Ti / Cu具有更好的附着力。 UBM的材料组合会影响到晶体部位和焊球的连接可靠性。 UBM必须与焊球材料兼容。 UBM的外层与含铅焊料配合得很好，可能不适合无铅焊料。例如，由于纯锡与铜Sn-Cu形成金属间化合物，因此Cu与铅焊料的焊接效果好，无铅焊料的焊接效果差。如果铜被焊料完全吸收，则触点会断开。

让我们看一下微电路示例的外观，该微电路最初是为焊丝开发的，然后最终确定为球输出的。而且，晶体的拓扑对于球没有改变。确实，如果水晶有效，为什么还要攀登？这是WL1271L芯片-德州仪器（TI）的Wi-Fi和蓝牙芯片。在照片中，它的一部分：

图 6晶体WL1271L的片段。

在这里，这一时刻引起了人们的注意，即有可能在不依靠改变晶体拓扑的情况下，通过在晶体顶部形成层来使其适应球形引线。这就需要在带有晶体的板上进行额外的操作，即形成球的操作，但这在节省板上空间方面具有优势，因为对于200-250μm的球，它不需要转接板，也就是说，您可以将晶体直接安装在板上。据我所知，尽管在俄罗斯有适合的微电路，但他们在俄罗斯没有这样做，但是有些进口的IC可以这样做。以良好的方式，这样的技术应该降低最终产品的成本。对于军事而言，由于可靠性的要求，它可能不适合使用，但对于家用而言，价格却可以承受。

现在，让我们看一下专门为球形端子设计的IC的示例。我们拿起一个视频卡，将晶体破裂，清洗，然后用过硫酸铵和硫酸铜的混合物腌制。

图7蚀刻前（左）和蚀刻后（右）的接触垫。

蚀刻锡时（球必须是无铅的），锡会取代硫酸铜中的铜，然后以过硫酸铵的形式吸收这种金属形式的铜。因此，清除了该部位的锡。在显微镜下，当焦点发生变化时，去除锡后就可以看到凹陷，在照片中看不到凹陷。从接触垫散开的铜线没有被蚀刻，因为它们受到钝化保护。接触垫下面的铜本身也保持不变，这是因为UBM的上层既不与过硫酸铵也不与硫酸盐反应，从而使其自身暴露出来，并且通过这种特性，可以推测出它是哪种金属。

现在关于球结论的问题。进行接线时，晶体会通过铝/金线连接到外壳，即使变形，由于线是塑料的，连接仍会保留。但是球形引线坚硬，略微塑性，不会拉伸，并且在某些情况下会滞后于接触垫（因为在此位置，金属厚度最小=>负载更大）。破坏/分层会导致电阻增加和断路。

图 8 UBM层和球的位置（顶视图）。

UBM位于球形端子的正下方（如果您从球形侧面看晶体）。当球彼此重叠放置时，球会在UBM上施加电压，并可能与UBM的金属层或UBM本身断开连接。

球的某些断开连接不会影响设备的运行，例如，如果有大量并联的电源球，则断开其中之一不会导致设备故障。但是，如果断开连接发生在数据流经的线路上，则此问题称为“芯片刀片”，并导致设备故障。因此，它掉落/掉落的球不是在基板和基板之间（尽管可以），而是在晶体和基板之间。由于晶体的无数次加热/冷却循环，焊球与UBM的焊接点破坏的可能性很高。视频卡会迅速升温并达到高温，从而导致机械应力。因此，法治是正确的，冷却和系统越“冷淡”越好，持续时间越长。对于Intel处理器，临界温度最高为65 C，此后才开始防止过热的保护，而对于视频卡，温度可以达到80-90度。

根据Internet，您可以将视频卡粘贴在掉下的水晶上！（然后没有其他问题，然后尖叫一切都已修复且作者是错误的），然后在烤箱中预热，视频卡将再次工作。您无需执行此操作，因为您可以成对毒害塑料/纺织品，这将无法修复视频卡。在一段时间内，可以恢复可操作性，因为由于热膨胀，氧化物层可能会穿透，但是很长一段时间，直到腐蚀/热膨胀过程再次断开接触，然后这种情况才会发生。对视频卡进行预热的唯一原因是进行诊断，以准确确定刀片。

带球形端子的IC芯片的装置以及球形断开的原因

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