各種覆晶構裝之大量生產錫焊凸塊(solder bump)及黏著覆晶(adhesive flip chip)之優勢
行動電話、數位相機、無線和可攜式裝置等消費產品、以無線射頻識別技術(radio frequency identification；RFID)晶片和來自醫學電子之高功率元件所組成的智慧型標籤，皆在尋求更輕、薄、短、小的晶片元件。當元件尺寸保持相同或者更加微縮時，愈小且愈扁平之晶片元件所減少之構裝體積，可進而增加電路的多功能性。而採用覆晶技術(flip chip technology)正可在合理成本的要求下，使晶片元件具有更佳之性能，特別是對高頻率無線技術之元件應用。隨著元件之工作時脈逐漸增加，相對地需要更多的耗能及增加的廢熱。就性能和成本的觀點看來，覆晶構裝技術可說是一相當合適的解決方案，此技術應用目前預估可望以每年27%的成長。
覆晶構裝
錫焊凸塊和黏著覆晶技術兩者皆比傳統焊線(wire-bonding)方法，提供更佳的成本優勢。因此，目前對中階及低階覆晶技術是正處於與對應的晶片與焊線技術競爭的位置。
黏著技術(adhesive technology)是一種未來大有希望被大量採用的焊接方式，此方法是用粘著劑(adhesive paste)或薄膜，將晶片與基板(substrate)相連接。在結合壓力和熱的共同作用下，完成電性連結，並使粘著劑永久地固化(cure)及熱穩定。黏著技術的關鍵優勢，是其製程溫度較低，及IC元件與基板間是全面性地機械連接。黏著技術應用預估，直到2007年，每年將以大約百分之10的成長率成長。
採用技術，大約可在150蚓下完成固化製程—比銲接溫度要低許多。隨著銲接技術(soldering technology)的發展需求，製程溫度也伴隨著共晶銲接(eutectic soldering)製程，轉變無鉛銲接(Pb-free soldering)製程而增加。相對地，黏著構裝則可容許使用那些非高耐熱，且更具成本效益的基板材料。由於採用粘著劑濕潤整個表面之處理方式，因此不需要額外之填膠(underfill)材料。如此以粘著劑替代填膠的功能，也可將晶片安置固定到基板上，更因而可免除成本增加及其它風險因素。
適用於黏著構裝的材料選擇，除了非電導性之粘著劑(nonconductive adhesive；NCA)(參圖一及圖二)之外，包括以膏狀形式或薄膜形式的異向性導電膠(anisotropically conductive adhesive；ACA)，即異方性導電膜(anisotropically conductive film；ACF)等。而等向性導電膠(isotropically conductive adhesive；ICA)，因為它如同銲料，不適用於整個表面之粘接操作，僅可用於銲點連接之連接應用，且後續需再採行填膠作業。
黏著覆晶技術，是一項相當新的構裝技術，在可靠度強化的議題上，現正由材料及設備廠商間密切的發展中，期許能創造出新的粘著劑材料及製程，以達到經濟規模的大量生產。例如，在焊接製程中，採用並行固化(parallel curing)的製程方法，可增加產出量。此方法是藉由串接固化製程設備與焊接製程設備，使焊接製程產出時間與固化之製程周期匹配。採用連續軸捲式(reel-to-reel)的應用設計，可使此並行生產更具經濟效益。新的發展趨勢，甚至可單靠必要之粘著力，在無壓力之固化過程(no-pressure curing process)中，完成晶片與基板間可靠的連結。終於，設備廠商所開發出之專用覆晶構裝設備，已可實現之前未能達到的生產率。
在此舉出一典型應用覆晶技術於晶片卡模組進行大量生產的例子。過去傳統上，晶片卡模組是以打焊方式，但目前則是採用覆晶技術來生產。在連續軸捲式的設計下，晶片藉由具有金凸塊(gold bump)的接點，與基板上鍍金且塗有非電導性之粘著劑(NCA)之焊墊接合，接著非電導性之粘著劑在適當之壓力及加熱下，完成固化反應。目前一條生產線上可每小時生產7,000個組件，隨著專用之覆晶構裝設備的發展，產出量更可輕易地增加到每小時8,500個或更多的組件。
錫焊凸塊技術
凸塊技術應用在近幾來年已歷經顯著的變化。在2000年時，電鍍金凸塊處於領先地位，其後則有錫焊凸塊和C4(controlled collapse chip connection；IBM技術)凸塊。而現今，70%的覆晶構裝皆屬於錫焊凸塊技術—且正以每年25%持續成長的。對近來新興的黏著技術來說，例如金凸塊(gold bumps)，則以每年16%的成長率增加(圖三)。
覆晶錫焊凸塊技術之發展驅動力，不僅包括來自寬頻應用需求之高頻模組，且包括因應高I/Os元件之大量需求，例如具有超過700支接腳之處理器，和具有300到700支接腳之圖形晶片、晶片組，可程式之邏輯元件(programmable logic devices)，場效可程式閘矩陣(field programmable gate arrays；FPGA)和特殊應用積體電路(application spicecific integrated circuit；ASICs)等。這些著重性能需求之特性，將繼續推動錫焊凸塊技術之應用發展，且證實高成本基板是必需選擇。
當高階應用開啟了覆晶技術之應用發展時，更大量的市場需求未來可望來自中階和低階的應用發展，預估此類構裝產品聯合銷售額，不久將達到8倍於高階組件之銷售額。
具有75-700支接腳之中階構裝型式，包括多晶片模組(multichip modules；MCM)，覆晶球柵陣列(flip chip ball grid arrays；flip chip BGA)，捲帶式封裝(tape carrier package；TCP)和晶圓級晶片尺寸封裝(wafer level chip scale package；WLCSP)。 直到目前，這些構裝型式仍以焊線方式完成晶片連結之技術為主。由於性能因素考量，覆晶技術已越來越多地應用於這些構裝型式。
對於具有2到75支接腳之低階構裝型式部分，重要的需求是在晶片尺寸、覆晶導線架和陣列式導線架(matrix lead frame)構裝型式等小型化(form factor)之考量。一些此類組件已經採用覆晶技術，但是焊線連結之技術仍然使用中。
直到目前，高成本之基板，和須精密操作且昂貴之填膠步驟，確實阻礙了覆晶技術進入中，低階之構裝型式等大量之應用。但是這即將要改變。
覆晶工業的改變
近來在4個領域方向的發展，即將使覆晶技術在各種構裝型式的應用更加地蓬勃發展︰
基礎設施：更多半導體業界的公司正提供凸塊製造服務，使得錫焊凸塊及金凸塊產能大量增加。這進而確保可以提供更為便宜的凸塊晶圓。
基板：基板製造商之數量和提供的基板種類之數量逐漸增加，包括FR4玻璃纖維板、軟板(flex substrates)，及高密度內連線(high-density interconnect；HDI)基板等。
材料：隨著材料技術的發展，使得更適用及可降低製程成本的粘著劑和填膠材料也陸續被開發出來。
機械設備技術：許多的製造商提供一系列的覆晶生產設備，最近的發展更是針對大量生產之專用設備，如何使其在保有高精準能力外，也能縮短製程時間。
這四種發展趨勢將進而使覆晶技術的優點，如小型化、更好的散熱效能、及更有利的高頻特性等，更快速地落實在中、低階之構裝產品應用，且使得產品的應用更加經濟。
彈性的機械技術
為了解決眾多且多樣的覆晶構裝型式要求，並且促進覆晶技術的全面應用，必須要有新的思維。例如，生產設備必須同時滿足很多規格標準，包括可處理各式樣的覆晶製程、高標準的製程安全和高的生產力，以及高精密度、高再現性和使用方便。
對於可配合未來發展之專用覆晶構裝設備平臺，具有相容多種製程能力是不可或缺的。首先，其必須能處理兩個銲接製程，包括助銲劑沾浸(flux dipping) 製程和新式多樣的接合製程。當銲接製程在個別的基板上開始操作時、接合製程可分成個別(individual)和連續式(continuous)基板操作。對此，設備需要可處理個別基板之傳送系統，及另一處理連續式基板之傳送系統。另外，為了處理連續式的材料進料，具有整合間隔帶(spacer-tape)處理之I/O緩衝系統(spooler system)也是必要的。
在大量生產的原則下，為增加產出量，僅藉由增加軸加速度和降低製程延遲時間，以加快現有的機器是不足夠的。其他要素如要有足夠的可靠性，及製程安全性也是必要的考量。
雙接合
為滿足未來覆晶應用市場之需求，新設備設計的概念必須考量設備可靠性、滿足大量生產及和高精準的接合運作。某一公司*所提出之可行方法是採並行(in parallel)實施個別的接合運作，即整合雙接合系統在一台機器內。對此雙接合系統，機器設備**提供兩個翻轉運作模組(flip module；每一個搭配一個接合頭和基板相機)、兩個助銲劑發配裝置(fluxers)和兩架上視(up-looking)相機。
從設備之退出位置端(eject position)，兩個翻轉運作模組，依序地從晶圓抓取晶片。在翻覆製程之後，晶片被安置工具(pick-and-place tool)接取，然後在助銲劑發配裝置中沾潤助銲劑後，會先以上視相機作比對量測，實施影像定位調整，再精準地接合於基板上。”防衝突仲裁機制(anti-collision arbiter)”可確保每一軸知曉其它另一軸之位置，並依據初始條件控制其彼此的運動。以雙接合系統進行並行接合運作，可達到產出量每小時10,000個－以相同製程時間及3個標準差sigma精準度比較，此雙接合系統雙倍於單接合運作之產出量。
專用之覆晶設備也應該為未來之應用需求作開發準備。例如，如果未來覆晶製程處理，需要一加熱的接合治具，此需求應被納入機器設備設計概念，和設備演進發展規劃。而一種多用途專用覆晶設備概念之優勢，是其整合點膠製程在設備之輸入端，可進行獨立運作，並與接合步驟並行作業。對未來覆晶構裝之大量生產需求，具有操作異向性導電膠(ACP)、非傳導性之粘著劑(NCP)和錫膏等材料之點膠能力是必要的。噴塗助銲劑(Spray fluxing)的功能也應該納入考慮。
結論
錫銲凸塊將持續支配覆晶構裝的高階部分。而成長最快的中階和低階部分，在考量成本和性能等因素下，錫銲凸塊及接合技術兩者將變得更有吸引力。對於現有之接合製程中，哪個技術終將最被廣為應用，目前仍不可預測。
對用戶來說，這說明了僅符合某一標準製程之覆晶接合設備(flip chip bonder)，是不再足以同時應付各種覆晶構裝作業之已知及未來的操作需求。對於高度彈性運用之覆晶接合設備，必需是可整合錫銲凸塊及接合技術。這樣的一條生產線可能包括下列模組︰整合點膠製程及接續固化製程之覆晶接合設備、具有檢查及異常鑑定功能之測試模組。SST-AP/Taiwan
* Datacon
** 8800 FC Quantum