2016年11月新材料在线一张图看懂倒装芯片 基础知识简介 01倒装芯片的简介倒装芯片（Flip chip）是一种无引脚结构，通过芯片上的凸点直接将芯片面朝下用焊料或导电胶互联到基板上的一种技术。Copyright © xincailiao.com•互连线很短，互连产生的电容、电阻电感比引线键合和载带自动焊小得多。从而更适合于高频高速的电子产品。倒装芯片的优点•所占基板面积小，安装密度高。可面阵布局，更适合于多I/O数的芯片使用。•提高了散热热能力，倒装芯片没有塑封，芯片背面可进行有效的冷却。•简化安装互连工艺，快速、省时，适合于工业化生产。•芯片上要制作凸点，增加了工艺难度和成本。倒装芯片的缺点•焊点检查困难。•使用底部填充要求一定的固化时间。•倒装焊同各材料间的匹配所产生的应力问题需要解决。来源：公开资料，新材料在线整理 02倒装芯片示意图倒装芯片先需要在芯片上制作凸点，通过凸点与其下面的基板使用焊接或粘接的方式实现互联。Copyright © xincailiao.com来源：公开资料，新材料在线整理芯片焊点凸点底部填充芯片载体焊球阵列硅基片钝化底部凸点金属化焊点（含铅或无铅焊料）芯片以倒扣方式安装到ＰＣＢ上，从硅片向四周引出Ｉ／Ｏ，大大缩短互联长度，减小ＲＣ延迟，有效提高了电性能。同时，这种芯片互连方式提供更高的Ｉ／Ｏ密度。Ｉ／Ｏ可占有面积几乎与芯片大小一致。在表面安装中，几乎达到了最小、最薄。 03倒装芯片工艺大致上讲，倒装芯片工艺可以分为以下几个步骤：Copyright © xincailiao.com凸点底部金属化芯片凸点制作将已经凸点的晶片组装到基板上使用非导电填料填充芯片底部孔隙因为裸芯片的触点都在背面所以表面贴装（SMT）焊接时要将芯片反过来（相对CSP）贴装，所以称为“倒装”，因此关键工艺即为在芯片上制作“凸点”。凸点制作倒装对位、精准化添加助焊剂粘接/回流焊基板/模組来源：公开资料，新材料在线整理 04倒装芯片焊点材料倒装芯片的焊凸材料及与基板连接方式分别如下：Copyright © xincailiao.com来源：公开资料，新材料在线整理材料芯片附着焊凸层积方式与基板的连接焊料合金95%Pb/5%Sn铅锡共晶无铅焊料需要凸点底部金属化（UBM）蒸发电镀丝网印刷熔融焊锡回流焊凸金焊球需要UBM电镀金与金之间的热压凸金嵌块金属打线无需UBM金属打线与切割导电胶固化导电胶需要UBM丝网印刷固化...... 05倒装芯片的应用例举Copyright © xincailiao.com倒装芯片消费电子汽车军事医疗照明...来源：公开资料，新材料在线整理 产业链分析 090906倒装芯片的产业链结构如下：倒装芯片的产业链结构Copyright © xincailiao.com下游LED电子消费电子汽车军事、医疗等中游装装芯片集成电路上游铅锡焊料硅材料金、铝及其他底部Pad材料等 市场分析 090907全球装装芯片的市场规模分析2015年全球倒装芯片的市场规模为249亿美元，预计2021年倒装芯片的市场规模为414亿美元。年复增长率为8.8%。倒装芯片市场及增长预测如下图：来源：BCC ResearchCopyright © xincailiao.com050100150200250201520162021铜柱无铅焊料钉头金凸点+镀金焊料铅锡共晶焊料全球倒装芯片市场及预测/亿美元 090908全球倒装芯片市场分类分析2015年全球倒装芯片市场规模约为249亿美元，其中铜柱焊料倒装焊的占比最大。预计到2021年，铅锡焊料倒装焊的占比将进一步减少，铜柱焊料市场占比将达到51.2%。Copyright © xincailiao.com全球倒装芯片分类占比及预测来源：BCC Research33.329.326.111.251.223.924.40.5铜柱无铅焊料钉头金凸点+镀金焊料铅锡共晶焊料2015年2021年 090909全球倒装芯片销售量分布2015年全球晶圆凸块工艺的倒装芯片总量约21亿颗，而预计到2021年将达到45.9亿颗，铜柱焊接的市场增长最快。全球倒装芯片市场分布及预测：Copyright © xincailiao.com050010001500200025003000350040004500201520162021铜柱无铅焊料铅锡共晶焊料钉头金凸点+镀金焊料全球倒装芯片分布及预测/百万颗来源：BCC Research 090910全球倒装芯片售价分布倒装芯片中目前最贵的是金钉头凸点以及镀金焊料的芯片，单只金额约为148美元，而目前最便宜的属铜焊柱芯片，约为7美元。预计未来几年倒装芯片中铜焊料的芯片价格将进一步下降。Copyright © xincailiao.com020406080100120140160180201520162021铜柱无铅焊料铅锡共晶焊料钉头金凸点+镀金焊料倒装芯片价格分布及预测/美元来源：BCC Research 090911全球倒装芯片需求量倒装芯片中目前需求量最大的是二维逻辑系统芯片，市场量约为114亿美元，而预计到2021年这一需求量将达到148亿美元的量。预计未来几年倒装芯片整体需求量将进一步上升。Copyright © xincailiao.com114119.7148.240447433396431.93344.7518.120.955.051215.428201520162021二维逻辑系统芯片小型运算器件、无线通讯、电源、模拟器件、混合信号集成电路成像系统储存系统2.5维和三维芯片系统或系统封装的微米级凸块高功率LED倒装芯片需求量及预测/亿美元来源：BCC Research 090912全球倒装芯片下游应用分布倒装芯片目前下游应用量最大的是智能手机领域，市场量约为67.5亿美元，而预计到2021年这一容量将达到121.8亿美元。未来几年倒装芯片下游应用市场量分布预测如下：Copyright © xincailiao.com020406080100120140201520162021智能手机笔记本电脑图像处理单元和晶片组其他计算器件机器人智能设备台式机及其CPU工业汽车医疗器件倒装芯片下游市场容量及预测/亿美元来源：BCC Research 090913全球倒装芯片市场区域分布目前倒装芯片产品最大的市场是亚太地区，市场总额约为187亿美元，而预计到2021年这一容量将达到311亿美元。未来几年倒装芯片产品市场区域分布预测如下：Copyright © xincailiao.com050100150200250300350201520162021北美欧洲亚太其他全球倒装芯片产品市场区域分布及预测/亿美元来源：BCC Research 090914倒装芯片技术分析2012年底到2015年底倒装芯片相关专利数量美国占比最多。相关专利区域分布及数量对比如下：Copyright © xincailiao.com来源：BCC Research05001000150020002500300035002012201320142015美国欧洲日本全球倒装芯片相关专利数量及区域分布 企业分析 090915倒装芯片的主要制造商全球倒装芯片制造商主要有艾克尔、日月光集团、FLIPCHIP INTERNATIONAL LLC等等。国外企业国家国内企业艾克尔美国长电科技日月光集团台湾天水华天智原科技台湾同方半导体FLIPCHIP INTERNATIONAL LLC美国三安光电GIGPEAK美国德豪润达格罗方德半导体美国华灿光电......Copyright © xincailiao.com来源：BCC Research 090916倒装芯片行业发展趋势随着未来智能设备及消费电子更新换代速度加快、倒装芯片有较广阔的发展前景，按照智能设备的发展需求，倒装芯片将向以下几方面发展：低成本；来源：新材料在线整理Copyright © xincailiao.com自动化、高性能化；凸点节距越来越小，对设备要求越来越高；未来智能设备、消费电子等追求小型化、高可靠、高性能化，对于芯片的性能要求将会越来越严格；模组化发展以及多芯片集成等。发展细间距铜柱凸点技术等，向低成本方向发展。环保健康；环保、健康已经成为电子工业发展关注的议题，铅锡焊料将会逐渐被替代。 微信公众号：xincailiaozaixian新浪微博：新材料在线官微Email:service@xincailiao.com官方微博官方微信新材料在线® 免责声明新材料在线® 版权声明1.本文仅代表作者本人观点，新材料在线®对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。本报告内容及观点也不构成任何投资建议，报告中所引用信息均来自公开资料，请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。2.本文部分数据、图表或其他内容来源于网络或其他公开资料，版权归属原作者、原出处所有。任何涉及商业盈利目的均不得使用，否则产生的一切后果将由您自己承担。3.新材料在线®尊重知识产权，本文作者引用部分数据仅为交流学习之用，所引用数据都标注了原文出处，个人或单位如认为本文存在侵权之内容，应及时与我们取得联系，收到信息后即及时给予处理。4.新材料在线®力求数据严谨准确，但因时间和人力有限，文中数据难免有所纰漏，我们对文中数据、观点不做任何保证。如有重大失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们热忱欢迎新材料各界人士免费加入[新材料在线®]平台，发表您的观点或见解。对【版权声明】和【免责声明】的解释权、修改权及更新权均属于新材料在线® 所有。1.凡注明“新材料在线”的所有文字、图片、音视频资料、研究报告等信息版权均属新材料在线®平台所有，转载或引用本网版权所有之内容须注明“转自（或引自）新材料在线”字样，并标明本网网址http://www.xincailiao.com。2.本站信息仅供用于学习交流使用，对于不当转载或引用本网内容而引起的民事纷争、行政处理或其他损失，本网不承担责任。附则