2020级博士生郑康在厦门大学航空航天学院275会议室分享了液态金属电磁流体喷射技术在倒装芯片、MEMS封装中的应用研究报告。

博士生郑康汇报研究进展

图1为传统封装与先进封装的对比示意图。通过对比，可以总结出先进封装相较于传统封装主要具有以下四个优点：1）尺寸更小、重量更轻；2）密度更高，相同面积内能布置的I-O数量更多；3）性能更好，短的互连减小了电感、电阻以及电容，信号完整性、频率特性更好；4）散热更好，倒装芯片没有塑封体，芯片背面可有效的冷却，电路的可靠性得到提高。因此，在现如今的高端电子设备上，倒装芯片的应用越来越广泛。图2展示了芯片封装的发展历程，从图中可以看出：自上世纪九十年代开始，芯片封装开始进入面积阵列时代，基于球栅阵列的倒装芯片封装形式开始登上世界的舞台。

图1 传统封装与先进封装对比示意图

图2 电子封装演变历程

既然倒装芯片有如此多的优点，那么倒装芯片封装中的核心——金属微球的制备是通过哪些手段实现的呢？目前，应用于倒装芯片封装中的金属微球主要有以下几种制备方法，如表1所示。

表1 金属微凸点主要制备方法

针对以上金属微球的不同制备方法，也查阅了相关文献，找出了不同凸点制备方法适用的节距范围，如图3所示。由此可见，目前主要方法在制备不同尺度的金属微球上都存在着一定的局限性，在此背景下，提出了基于电磁流体喷射法制备倒装芯片金属微凸点的研究计划。电磁流体喷射法相较于以上几种金属微球制备技术，主要有以下几点优势：1）结构简单：电磁力直接作用于液态金属内部，腔内无需运动部件，结构简单、噪声小、无磨损；2）喷射调控灵活：射流伸长、缩颈、断裂等喷射流变行为可通过脉冲波类型、脉宽及电流值等方便实现调控；3）响应快：不存在气压、压电、机械等方式作用流体时存在的滞后效应。有望实现不同尺度的液态金属微滴的制备，从而应用在宽粒径范围的不同层级的高级封装领域。

图4 不同凸点制备方法适用的节距范围

文 郑康

图 郑康 欧露