晶元級封裝工藝、制作與晶元級封裝清洗
1 晶元級封裝
WLP的最初萌芽是由用于移動電話的低速I/O(low-I/O)、低速晶體管元器件制造帶動起來的,如無源的片上感應器和功率傳輸ICs等,目前WLP正處于發展階段,受到藍牙、GPS(全球定位系統)元器件以及聲卡等應用的推動,需求正在逐步增長。
目前,晶元級封裝技術已廣泛用于閃速存儲器、EEPROM、高速DRAM、SRAM、LCD驅動器、射頻器件、邏輯器件、電源/電池管理器件和模擬器件(穩壓器、溫度傳感器、控制器、運算放大器、功率放大器)等領域。晶元級封裝主要采用薄膜再分布技術、凸點形成兩大基礎技術。前者用于把沿芯片周邊分布的焊接區域轉換為在芯片表面上按平面陣列形式分布的凸點焊區。后者則用于在凸點焊區上制作凸點,形成焊球陣列。
2 薄膜再分布WL-CSP
膜再分布WL-CSP是當今使用最普遍的工藝。因為它的成本較低,非常適合大批量、便攜式產品板級應用可靠性標準的要求。如同其它的WLP一樣,薄膜再分布WL-CSP的晶元仍采用常規晶元工藝制作。在晶元送交WLP供貨商之前,要對晶元進行測試,以便對電路進行分類和繪出合格電路的晶元圖。晶元在再分布之前,先要對器件的布局進行評估,以確認該晶元是否適合于進行焊球再分布。
一種典型的再分布工藝,最終形成的焊料凸點呈面陣列布局,該工藝中,采用BCB作為再分布的介質層,Cu作為再分布連線金屬,采用濺射法淀積凸點底部金屬層(UBM),絲網印刷法淀積焊膏并回流,其中底部金屬層工藝對于減少金屬間化合反應和提高互連可靠性來說十分關鍵。
再分布工藝就是在器件表面重新布置I/O焊盤。圖3示出了鍵合閃速存儲器上再分布的情形。從圖中可見,閃速存儲器芯片四邊上的原有焊盤轉換成了凸點陣列。在此實例中,器件表面使用了兩層介質層,中間夾有的一層再分布金屬化層用于改變I/O的分布。在這工序之后,電鍍上焊球凸點,于是芯片就變成了WLP產品。
將引線鍵合焊盤設計再分布成焊球陣列焊盤的缺點是:生產的WLP產品在器件設計、結構或制造成本方面不可能是最佳。但是,一旦證明其技術上可行,那么就可對這種電路重新設計,于是就可以消除外加再分布。這種情況已成共識。為此,特別定義了一種雙相判定程序。下一代的變化可能是在芯片最后金屬層內集成再分布層,或者是一種用以改進性能的最短信號線的新設計。
重新設計可能需要補充新的軟件工具。由于重新設計可消除外加的再分布工序和相關工藝,因此,重新設計的信號、電源和接地線的結構非常低廉。聚合物用于硅片平坦化,對芯片提供必要的保護,以及用作標準的表面涂敖。對于薄膜再分布WLP來說,單層聚合物WLP方法不失為一種成本--效益更佳的設計。
3 晶元級微凸點的制作
WLP以BGA技術為基礎,是一種經過改進和提高的CSP。有人又將WLP稱為晶元級芯片尺寸封裝(WLP-CSP)它不僅充分體現了BGA、CSP的技術優勢,而且是封裝技術取得革命性突破的標志。晶元級封裝技術采用批量生產工藝制造技術,可以將封裝尺寸減小至IC芯片的尺寸,生產成本大幅度下降,并且把封裝與芯片的制造融為一體,將徹底改變芯片制造業與芯片封裝業分離的局面。正因為晶元級封裝技術有如此重要的意義,所以,它一出現就受到極大的關注并迅速獲得巨大的發展和廣泛的應用。
4 晶元級封裝芯片封裝產品清洗劑:
先進封裝產品芯片焊后封裝前,基板載板焊盤上的污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。
針對先進封裝產品芯片焊后封裝前,基板載板焊盤、電子制程精密焊后清洗的不同要求,合明科技在水基清洗方面有比較豐富的經驗,對于有著低表面張力、低離子殘留、配合不同清洗工藝使用的情況,自主開發了較為完整的水基系列產品,精細化對應涵蓋從半導體封裝到PCBA組件終端,包括有水基清洗劑和半水基清洗劑,堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現在,在同等的清洗力的情況下,合明科技的兼容性較佳,兼容的材料更為廣泛;在同等的兼容性下,合明科技的清洗劑清洗的錫膏種類更多(測試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;測試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分),清洗速度更快,離子殘留低、干凈度更好。
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以上為本公司一些經驗的累積,因工藝問題內容廣泛,沒有面面俱到,只對常見問題作分析,隨著電子產業的不斷更新換代,新的工藝問題也不斷出現,本公司自成立以來不斷的追求產品的創新,做到與時俱進,熟悉各種生產復雜工藝,能為各種客戶提供全方位的工藝、設備、材料的清洗解決方案支持。
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