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浅谈滤波器晶圆级封装中Bump制造的关键点与先进封装清洗

合明科技 👁 2384 Tags:功率放大器晶圆级封装先进芯片封装清洗

射频前端(RFFE,Radio Frequency Front-End)模组国内外手机终端中广泛应用。它将功率放大器(PA,Power Amplifier)、开关(Switch)、低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)、滤波器(Filter)、无源器件等集成为一个模组,从而提高性能,并减小封装体积。体声波滤波器适用于较高的频段,可细分为BAW、FBAR、XBAR等。在晶圆级封装工艺中,Bump制造是相当重要的一道工序


当前业内常见的几种SAW Filter Wafer Bumping工艺如下:

1通过打线工艺在晶圆的UBM(Under Bump Metal)上植金球。

2通过钢网印刷工艺在UBM上印刷锡膏,再经过回流焊成球。

3先在晶圆的UBM上印刷助焊剂,将锡球放到UBM上,再经过回流焊完成植球。

本文重点介绍第二种工艺。通过对印刷锡膏方案的剖析发现,在Bumping工艺中Bump的高度和共面度(同一颗芯片上Bump高度最大值最小值之差,差值越低越好)是最重要的关键指标(如图1.1、图1.2)。下面从钢网的工艺和设计、锡膏的特性等方面进行分析。

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图1.1 球高

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图1.2 共面度

钢网印刷

图片钢网印刷的目的是使锡膏材料通过特定的图案孔沉积到正确的位置上。首先,将锡膏放到钢网上,再用刮刀使其通过钢网开孔沉积到焊盘上。钢网与晶圆之间的距离(印刷间隙)、印刷角度、压力、速度和膏体的流变特性是确保锡膏印刷的关键参数。一旦钢网开孔被膏体填满,脱模后膏体留在每个焊盘上,沉积在焊盘上的体积取决于钢网的孔距和孔壁的质量、焊盘的表面特性和膏体的流变性能。

钢网的加工工艺与开孔设计

图片纳米涂层钢网的工艺是:在激光切割的基础上对钢网进行清洗,然后在钢网内壁进行打磨抛光以降低粗糙度,最后涂覆纳米涂层。纳米涂层使接触角显著增加,从而降低钢网材料的表面能,有利于锡膏脱模。

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图2.1 无纳米涂层

Source: Laser Job

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图2.2 纳米涂层


电铸钢网的制作方法是:先在导电基板上用光刻技术制备模板,然后在阻胶膜周围进行直流电铸,最后从光刻胶孔上剥离。电铸钢网的质量和印刷性能取决于光刻胶的灵敏度、所用光刻工具的类型、导电基材的光学性能和电铸工艺。

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图3 电铸钢网孔壁

Source: Bon Mark

小结,纳米涂层钢网的印刷表现略逊于电铸钢网,其涂层在批量生产一段时间后可能会脱落,但是纳米涂层钢网的价格远低于电铸钢网。

电铸钢网的侧壁非常光滑,其印刷表现最好,是超细间距应用的最佳选择,但电铸钢网的价格相当昂贵。

钢网的选择取决于客户对产品特性和成本的综合考量。

开孔面积比

由于CTE不匹配会影响封装的可靠性,符合高度要求的Bump在这方面会起到积极的作用。这就要求钢网印刷过程可靠地沉积稳定的锡膏量,以产生坚固的互连。锡膏从钢网孔的释放是由锡膏在钢网孔侧壁和晶圆焊盘之间的相互作用决定的。

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图4 钢网开孔规则

晶圆级封装 先进芯片封装清洗:

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。


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