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图3. 图示铜柱拥有2.5:1的高宽比
实际应用中越来越多的采用带有焊料帽的铜柱来替代传统的焊球凸点，这种铜柱可提供与引线键合节距相同的倒装芯片方案。与焊球互连不同，基于铜柱的互连可以拥有大于1:1的高度直径比。对于给定的芯片节距，与焊球互连相比，铜柱之间以及芯片与衬底之间的间隙要大得多，从而可以获得更好的可制造性和可靠性。增加支起高度带来的不利影响是芯片与衬底间共面容差的降低，因为减小的焊料高度只能容许更小的接合高度变化。
铜柱互连技术的研究仍处于高校研发阶段。它的潜在好处包括：全铜结构（没有焊料或者金属间化合物）带来的较高的结构整体性，低于25μm的互连节距，以及因更高的高宽比（大于等于4:1）和互连强度而不需要进行底部填充。铜柱通过电镀的方式在芯片和/或衬底上制作，接合工艺使用化学镀铜的方式填充铜柱间或铜柱与焊盘间的空隙（图3）。它允许相对大的芯片和衬底间的共面容差。
材料
新材料推动不同的工艺相互作用，并改变互连、界面和可靠性等对应的物理特性。举例来说，在键合中转而使用铜线将带来新的现象，必须进行相应研究和表征。
绿色材料的引入大大影响了引线框架封装的可制造性、成本以及可靠性。其他的一些因素包括，诸如汽车发动机腔体的高温环境，高电压（500-1000V）需求，用于高功率IC的高导电率芯片粘结材料，以及用于高电流承载的厚导体。在引线框架、模塑混合物和互连线中使用的传统材料的替代品正在出现，这包括铝引线框架、无金丝互连，以及与超薄芯片一起使用的低成本注模技术。
对于大多数倒装芯片封装来说，底部填充需使用另一种关键材料。目前的底部填充材料必须满足一些相互冲突的需求。它们必须在填充过程中表现良好，必须在不断缩小的空隙间迅速流动，必须可以保护焊球连接和有效电路免受热机械应力的影响，还必须在多次暴露于高温高湿环境之后保持性能。最新的底部填充材料使用尺寸分布较窄的亚微米填充物和多种添加剂，这些添加剂可以调节材料的粘性、模量、热膨胀系数（CTE）和玻璃转化温度（Tg），在保证使用超低k介质的有效电路叠层的低应力情况下成功增强新型硬质无铅焊料的性能。
在选择底部填充材料过程中，工程师们必须同时考虑在芯片粘结回流工艺中使用的助焊剂。无铅焊料使用的助焊剂比铅锡焊料使用的助焊剂更加有效，后者通常引起比较讨厌的回流后助焊剂残留物。这些残留物将与底部填充材料反应，形成性能不佳的混合物。一种潜在的解决方法是使用可清洁的助焊剂并在施加底部填充材料之前去除掉残留物。这一方法需要额外的设备和工艺步骤。如果使用免清洗助焊剂，将会存在一些残留物，在助焊剂残留物存在的情况下，必须对对应底部填充材料的表现进行表征（图4）。
图4. 温度循环测试之后对应没有优化（上图）和最优化（下图）的助焊剂-底部填充材料组合的剖面图。
窄节距凸点技术
部分游戏和无线领域使用或者正在考虑使用凸点节距低于60μm的倒装芯片封装，而标准的凸点节距为150μm。逐渐被采用的潜在解决方案包括缩小凸点的尺寸或者使用顶部覆盖一层焊料的较厚的钉头（stud）来提供芯片与衬底间的支撑高度。节距更密集的凸点以及提高电镀铜厚度的可能性为该领域材料和工艺的选择带来挑战和机遇。
对于通过电镀制作的凸点而言，首先面临的挑战是光刻胶材料的选择。制作这种节距范围的凸点，需要进行受控电镀，而非快速扩散的电镀，需采用较厚的光刻胶，高宽比可能超过3:1。采用正性和负性光刻胶都可以得到所需的厚度。正性光刻胶具有易控制形状和去胶方便的优势，而负性光刻胶具有易控制曝光能量和显影时间的优势。目前为止，选用的光刻胶已经可以将高宽比做到4:1，仅就图形的高宽比而言，已经得到了比预期更突出的能力。在化学浸润高的高宽比结构方面，一些材料表现出较强的能力或挑战。
高高宽比光刻胶开口给电化学带来了浸润性的挑战。而且，铜厚度的增加需要更高的电镀速度来保持产能。然而，电镀结构的均匀性趋于与电镀速度相关，需要电镀技术的进一步发展来获得令人满意的结果。
小尺寸结构还影响工具和化学组分的选择。在制作150μm或更大节距的凸点时，凸点结构为电镀工具和化学组分的选择保留了比较宽的工艺窗口。批量工具和强腐蚀的化学品会引起凸点结构较大的侧向钻蚀，如果特征尺寸由80μm减小到30μm时，这种钻蚀会严重影响质量。这些挑战可由使用单晶圆工具和反应不那么强烈的刻蚀化学品来解决。
更密集的凸点节距在大于60μm时，通过正确选择材料、工具和工艺优化可以获得重复性优异的高产能工艺。对于电镀工艺来说，优化时需要覆盖光刻工具和材料、电镀化学浸润性和电镀速度，以及去胶和刻蚀工具与工艺等方面。
WCSP
晶圆级芯片尺寸封装（WCSP）应用范