在半导体封装技术中，UBM（Under Bump Metallization，底层金属化）是连接芯片与外部封装的关键步骤之一。它不仅起到物理连接的作用，还能够改善电学性能和可靠性。了解UBM的层次结构及其命名规则对于掌握封装工艺至关重要。本文将从芯片金属化层开始，逐步向上介绍UBM各层的名称及常用材料。

起点：芯片金属化层

芯片金属化层是UBM的第一步，通常由芯片制造过程中形成的铝或铜布线构成。这些金属层直接接触芯片上的焊盘，并通过化学镀、溅射或其他方法形成一层薄金属膜。这一层的主要功能是为后续的UBM提供良好的粘附基础，同时确保电流传导的稳定性。

第一层：阻挡层（Barrier Layer）

紧接芯片金属化层之后的是阻挡层，其主要作用是防止金属扩散。常见的阻挡层材料包括钛（Ti）、铬（Cr）或镍磷合金（NiP）。这些材料具有优异的抗腐蚀性和机械强度，可以有效避免后续金属层与芯片金属发生不必要的化学反应。

第二层：粘附层（Adhesion Layer）

为了增强阻挡层与芯片金属化层之间的结合力，通常会在阻挡层之上添加一层粘附层。粘附层通常选用金（Au）、银（Ag）或钯（Pd）等高延展性金属。它们能够进一步优化界面的粘附性能，同时减少应力集中现象的发生。

第三层：种子层（Seed Layer）

种子层的主要目的是为后续的电镀过程提供导电通路。这一层通常采用铜（Cu）或镍（Ni），并通过化学沉积的方式均匀覆盖在整个表面。种子层的质量直接影响最终UBM层的厚度和平整度，因此需要严格控制其厚度和均匀性。

第四层：主金属层（Primary Metal Layer）

主金属层是UBM的核心部分，用于实现与外部封装材料的有效连接。这一层通常选择金（Au）、锡铅合金（Sn-Pb）或无铅焊料（如Sn-Ag-Cu）。主金属层不仅决定了封装的电气和热性能，还在一定程度上影响了成品的机械可靠性。

第五层：保护层（Protective Layer）

最后，在主金属层之上可能会添加一层保护层，以防止氧化和其他环境因素的影响。保护层通常使用环氧树脂、聚酰亚胺或其他有机材料制成，也可以选择镀金或镀镍来提高抗氧化能力。

总结

UBM的层数并非固定不变，具体设计取决于应用需求和技术条件。但总体而言，上述五层结构涵盖了绝大多数UBM的基本组成。通过对每层功能和材料的选择，工程师可以在保证性能的同时优化成本效益。无论是传统的引线键合还是先进的倒装芯片技术，UBM都扮演着不可或缺的角色。

希望本文能帮助读者更好地理解UBM的层次结构及其重要性！