焊料凸点(Solder Bump)和铜柱凸点(Cu Pillar)的核心区别在于结构设计、性能特性和应用场景:焊料凸点以焊料(如SnAgCu)为主体,工艺简单但易塌陷;铜柱凸点以纯铜柱为核心,顶部覆盖焊料帽,电阻低且稳定性高,适合高密度互连。
结构与工艺差异
焊料凸点(Solder Bump)。
结构:主体为焊料(如Sn96.5Ag3.0Cu0.5),底部有薄层UBM(Under Bump Metallization,如Ti/Cu/Ni)。
工艺:通过电镀、印刷或蒸发形成焊料层,回流后成型。步骤简单,成本较低。
铜柱凸点(Cu Pillar)。
结构:核心为纯铜柱(高度30–60μm),顶部覆盖焊料帽(如SnAgCu),底部有UBM(如Ti/TiW/Cu)。
工艺:需电镀厚铜柱,再添加焊料帽,工艺复杂但精度高。
性能对比
电学与热学性能。
电阻:铜柱凸点电阻比焊料凸点低8–12倍,适合高速信号(如SerDes、AI芯片)。
导热性:铜柱导热性更优,减少热点风险。
机械可靠性。
塌陷性:焊料凸点回流后易塌陷(高度变化大),导致连接不稳定;铜柱高度固定,抗变形能力强。
抗电迁移:铜柱抗电迁移性更强,寿命更长(焊料在高温下易失效)。
尺寸与密度。
高宽比:焊料凸点限制高宽比(<1.2),铜柱可达>1.2,支持更小间距(≤50μm)。
I/O密度:铜柱适合>1000个/mm²高密度场景(如HBM内存)。
优缺点与应用场景
焊料凸点。
优点:工艺成熟,成本低(单点成本约$0.0005–0.001)。
缺点:易氧化、高频性能差,不适用于高电流。
应用:传统Flip Chip、消费电子(如IoT芯片)。
铜柱凸点。
优点:稳定性高,支持细间距和高可靠性。
缺点:成本较高(单点成本约$0.001–0.003),工艺复杂。
应用:高性能计算(CPU/GPU)、5G通信、Chiplet封装。