微凸塊(Micro Bump)是用於晶片與晶片、或晶片與中介層之間電性連接的小型焊料(或金屬)凸塊。直徑通常為10~50μm,比傳統的C4凸塊(直徑100~200μm)大幅微縮。可實現高頻寬、高密度的連線,廣泛應用於2.5D/3D封裝(HBM堆疊、CoWoS、SoIC等)。
微凸塊的材料主要使用Sn系焊料合金(SnAg、SnAgCu)或Cu(Cu柱+Sn蓋)。銅柱凸塊(Cu Pillar Bump)是在Cu柱上方覆蓋SnAg焊料的結構,在微細間距(20μm以下)下的連接可靠度高,已成為先進封裝的標準結構。
微凸塊的形成製程依序為:①RDL(重布線層)形成→②晶種層(Cu/Ti)沉積(濺鍍)→③光阻圖案化→④Cu/Sn電鍍(電解電鍍)→⑤光阻剝除→⑥晶種層蝕刻→⑦回焊(形成凸塊)。凸塊高度、直徑與間距的均勻性決定接合可靠度。
微凸塊的可靠度課題包括熱疲勞(CTE不匹配造成的反覆熱變形)、電遷移(高電流密度下的金屬原子移動)與橋接(凸塊間短路)。為克服這些問題,業界正以底部填充(填入底部填充樹脂)進行機械補強,並轉向可靠度更高的Cu混合鍵合。
微凸塊相關的設備與材料主要供應商包括:凸塊形成設備(東京威力科創、Lam Research)、覆晶接合機(ASE、Besi、Toray Engineering)、焊料材料(千住金屬、Indium Corporation)、檢測設備(KLA、Onto Innovation)。