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晶元级封装工艺、制作与晶元级封装清洗

发布日期:2023-05-25 发布者:合明科技 浏览次数:3882

1 晶元级封装

WLP的最初萌芽是由用于移动电话的低速I/O(low-I/O)、低速晶体管元器件制造带动起来的,如无源的片上感应器和功率传输ICs等,目前WLP正处于发展阶段,受到蓝牙、GPS(全球定位系统)元器件以及声卡等应用的推动,需求正在逐步增长。

目前,晶元级封装技术已广泛用于闪速存储器、EEPROM、高速DRAM、SRAM、LCD驱动器、射频器件、逻辑器件、电源/电池管理器件和模拟器件(稳压器、温度传感器、控制器、运算放大器、功率放大器)等领域。晶元级封装主要采用薄膜再分布技术、凸点形成两大基础技术。前者用于把沿芯片周边分布的焊接区域转换为在芯片表面上按平面阵列形式分布的凸点焊区。后者则用于在凸点焊区上制作凸点,形成焊球阵列。
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2 薄膜再分布WL-CSP

膜再分布WL-CSP是当今使用最普遍的工艺。因为它的成本较低,非常适合大批量、便携式产品板级应用可靠性标准的要求。如同其它的WLP一样,薄膜再分布WL-CSP的晶元仍采用常规晶元工艺制作。在晶元送交WLP供货商之前,要对晶元进行测试,以便对电路进行分类和绘出合格电路的晶元图。晶元在再分布之前,先要对器件的布局进行评估,以确认该晶元是否适合于进行焊球再分布。

一种典型的再分布工艺,最终形成的焊料凸点呈面阵列布局,该工艺中,采用BCB作为再分布的介质层,Cu作为再分布连线金属,采用溅射法淀积凸点底部金属层(UBM),丝网印刷法淀积焊膏并回流,其中底部金属层工艺对于减少金属间化合反应和提高互连可靠性来说十分关键。 

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再分布工艺就是在器件表面重新布置I/O焊盘。图3示出了键合闪速存储器上再分布的情形。从图中可见,闪速存储器芯片四边上的原有焊盘转换成了凸点阵列。在此实例中,器件表面使用了两层介质层,中间夹有的一层再分布金属化层用于改变I/O的分布。在这工序之后,电镀上焊球凸点,于是芯片就变成了WLP产品。

将引线键合焊盘设计再分布成焊球阵列焊盘的缺点是:生产的WLP产品在器件设计、结构或制造成本方面不可能是最佳。但是,一旦证明其技术上可行,那么就可对这种电路重新设计,于是就可以消除外加再分布。这种情况已成共识。为此,特别定义了一种双相判定程序。下一代的变化可能是在芯片最后金属层内集成再分布层,或者是一种用以改进性能的最短信号线的新设计。

重新设计可能需要补充新的软件工具。由于重新设计可消除外加的再分布工序和相关工艺,因此,重新设计的信号、电源和接地线的结构非常低廉。聚合物用于硅片平坦化,对芯片提供必要的保护,以及用作标准的表面涂敖。对于薄膜再分布WLP来说,单层聚合物WLP方法不失为一种成本--效益更佳的设计。

3 晶元级微凸点的制作

WLP以BGA技术为基础,是一种经过改进和提高的CSP。有人又将WLP称为晶元级芯片尺寸封装(WLP-CSP)它不仅充分体现了BGA、CSP的技术优势,而且是封装技术取得革命性突破的标志。晶元级封装技术采用批量生产工艺制造技术,可以将封装尺寸减小至IC芯片的尺寸,生产成本大幅度下降,并且把封装与芯片的制造融为一体,将彻底改变芯片制造业与芯片封装业分离的局面。正因为晶元级封装技术有如此重要的意义,所以,它一出现就受到极大的关注并迅速获得巨大的发展和广泛的应用。

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4 晶元级封装芯片封装产品清洗剂:

先进封装产品芯片焊后封装前,基板载板焊盘上的污染物有多种,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。

针对先进封装产品芯片焊后封装前,基板载板焊盘、电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较丰富的经验,对于有着低表面张力、低离子残留、配合不同清洗工艺使用的情况,自主开发了较为完整的水基系列产品,精细化对应涵盖从半导体封装到PCBA组件终端,包括有水基清洗剂和半水基清洗剂,碱性水基清洗剂和中性水基清洗剂等。具体表现在,在同等的清洗力的情况下,合明科技的兼容性较佳,兼容的材料更为广泛;在同等的兼容性下,合明科技的清洗剂清洗的锡膏种类更多(测试过的锡膏品种有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;测试过的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分),清洗速度更快,离子残留低、干净度更好。

 


Tips:

【阅读提示】

以上为本公司一些经验的累积,因工艺问题内容广泛,没有面面俱到,只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断的追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,能为各种客户提供全方位的工艺、设备、材料的清洗解决方案支持。

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