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黏晶/焊接材料,决定 SiP 封装的互连性优劣

时间:2017-10-18 14:53来源:Compotechasia 作者:任苙萍 点击:
观察2:设备微型化,芯片层迭封装复杂
 IC 封装往 3D 立体发展,晶粒之于整个封装的交互 (interaction) 与整合顿成研究重心。德国贺利氏 (Heraeus) 先进封装暨黏晶焊接材料全球产品经理陈丽珊表示,先进封装多是将不同晶粒集成在一个基板上,对于良率及"零缺陷"的要求更趋严格,而系统级封装 (SiP) 的芯片互连性 (interconnection) 可靠度又比个别组件重要的多;因位于其间的每个子系统封装都是成本,即使一个小瑕疵都足以坏了一锅粥!常见封装黏晶缺陷如下:
锡膏外溢所凝结的锡珠 (Solder Bead);
回焊过程因空气來不及逸出而产生的孔洞 (Void) 或温度分布不均所导致的墓碑效应 (Tombstone);
焊锡爆发性排气、印刷模板脏或温升过快所引起的溅锡 (Solder Splashing);
倒装铜柱/凸块焊点或焊盘上的倒装排列不良;
清洁不彻底,有过多残留物。
 
照片人物:Heraeus 先进封装暨黏晶焊接材料全球产品经理陈丽珊

陈丽珊指出,助焊剂 (Flux) 成份、焊料粉表面粗糙或氧化物过多、粉末大小不均、回流焊外形,皆是造成孔洞的凶手。她从助焊剂重量的占比分析:天然树脂 (Rosin) 或人工合成的松香 (Resin) 是媒介、溶剂关系到工作能力与钢板寿命、活性剂旨在提升焊接能力、添加剂的任务则是链接助焊剂与焊料粉,而当中有高达 85~90% 是"焊料粉",为先进封装与黏晶焊接的成败关键。坊间焊料粉的主要制造方式有三:气雾化、离心旋转与超音波震动,但皆不尽理想。

Heraeus 号称可制作顶级焊料粉的"Welco"设备,是一个内含旋转刀片的油箱,将金属原料放入后,利用金属与油的表面张力不同,可调控适当转速把原料彻底打散。其优势在于:1.刀片间的空隙可控制粉末精细度,不须额外过筛,避免筛选过程的撞击让粉末变粗糙,增加孔洞发生率;2.油性可隔绝空气,防止金属焊料粉氧化,产出粉末质地既滑且圆。陈丽珊强调,当封装体积、线径越来越小,焊料粉的体积势必更精细。

另一方面,粉末体积缩小意谓处理表面变大,粉末必须有效覆盖才不会出现孔洞;再者,随着粉末的粒子直径变小,焊料粉成品必须更精细、光滑才能紧密黏着。Heraeus 还将原用于球栅数组封装 (BGA) 黏着的浸渍膏 (dipping paste) 改良创新,增加金属含量、强化凝聚力,可预防倒装芯片 (Flip Chip) 在回焊过程滑落;且因为可取代助焊剂、没有残留物,铜/有机保焊剂 (OSP) 基板表面不须预洗,省工省时,且更易于填胶及加热固化。
 
(责任编辑:jane)
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