覆晶封裝Flip Chip Package于無鉛化之蛻變

覆晶載板的制造

1.覆晶載板FC Carrier是一種HDI增層(Build up)式多層板。其中Core板為高Tg(220℃)剛性強與超薄銅皮(5μm)的特殊板材。而增層者則一律為ABF／GX-13的干膜式板材，增層的各種銅導體則為SAP半加成法線路，目前可量產的線寬線距為15μm/15μm。

1.1.2 半加成SAP法(Semi-Additive Process)是利用大運味之素(Ajinomotor)之白色干膜式薄卷材為增層的介質(Dielectrics)材料，再利用化學鈀與化學銅做為電鍍銅增厚的基地，并按現行減成法制做細線與重復互連工程而成為覆晶載板。

1.1.3 半加成法是利用正統PTH流程之化學鈀與化學銅做為導電基地，而進一步在光阻定義下以電鍍銅增厚完成二次銅的線路，去光阻與差別性蝕刻(Differential Etching)后即可取得互連的細線與盲孔，但咬不掉的貴金屬殘鈀層卻成為絕緣不良的隱憂。

1.1.4 目前最常用白色的ABF／GX-13中含SiO2球形填充料Fillers已較多，約30％ w/w，厚度 40μm，寬度502㎜，每卷總長100m單價達NT四萬元，排版510*600 mm者每片NT 250元。壓合熟化后Tg達170℃。經Desmear將盲孔壁與全增面先行粗化，之后浸鍍上化學鈀與銅的金屬化后，即可代替傳統銅箔用途而稱為SAP法，但同時也留下殘鈀的隱憂。

1.1.5 覆晶載板經綠漆完工后還需進行表面處理的可焊工程，也就是需在載板正面中央區綠漆開口(SRO)的凸塊(Bump)銅質承墊上，以及正面外圍被動原件的貼焊與反面的植球墊上同時加鍍化學錫。之后在凸塊墊上加印63/37的Low Alpha Eutectic錫膏并回焊與壓平成為 FC的Presolder，其他兩化錫區則另外加印SAC 305的無鉛錫膏與回焊，也都成為預銲料。

1.2 覆晶載板的封裝

1.2.1 正統FC封裝是以C4方式(Controlled Collapse Chip Connection)做為晶片UBM與載板上已有中鉛預銲料( Presolder，Entectic 63/37 )之承墊間，另以高鉛凸塊Bump ( 95％ pb + 5％ Sn )為互連體進行三者的熔融互連(Inteconnection)。

1.2.2 正統C4高鉛Bump的好處很多：(1)熔點高達320℃不受后段高溫制程影響，(2)非常柔軟，可降低外力的沖擊(3)采助焊膏先黏著于預銲料上，后于230℃氮氣回焊中不致發生空洞Void。但在環保壓力也盡量在找無鉛替代品，不過都存在著極多問題。

1.2.3 高鉛式凸塊封裝的業者們為了RoHS的禁鉛與企業形象起見，都積極尋找高鉛(95/5 或90/10)以外的替代品。已量產者多采63/37 Eutectic式中鉛凸塊為過渡性材料。

此種中鉛銲料之柔軟度尚好，但卻因組成與預銲料完全相同，致使助焊膏裂解的氣體將大幅滲入凸塊而形成空洞，且后續Bump間也容易出現熔錫短路的麻煩。

1.2.4 無鉛凸塊封裝的試行量產

某些著名品牌的日商為了形象起見，乃率先采用無鉛預銲料及無鉛凸塊進行FC封裝。須知SAC 305不但m.p.比63/37者高了34℃，而且彈性模量也多出25％(SAC 305為51GPa，63/37為40.2GPa)。由于305柔軟性欠佳以及載板很薄剛性不足下，經覆晶、植球、以及PCBA等多次回焊強熱中，難免造成角Bump或角Ball從僵硬銲料之IMC處被拉裂。此種必然性的失效或脆弱對可靠度將造成隱憂。

2.電路板整體性進展

逐層互連(ELIC)式HDI多層板類的興起

現行鐳射燒孔(Ablation) 每秒鐘可達1,000孔，在成本大幅下降又加上鍍銅填孔技術快速進步下，商品板500x600 mm 的雙面百萬盲孔者(載板有時可達單面百萬盲孔)，均可輕松解決。使得容易設計的ELIC式增層板也大為流行。

2.1.2 由于ELIC是經過多次壓合，多次成像，多次填銅；且又是高精密度大排版的量產工程，因而不但設備昂貴、流程漫長、工序嚴謹、導致變量極多。其制程管理與失效改善均亟需學理深入及經驗豐富的高手進行解困，盲孔脫墊即為一例。

2.1.3 由于ELIC是多次重覆增層之精密制程，一旦稍有閃失，出貨到客戶端多次錫膏回焊中，難免會出現盲孔銅壁與底銅墊之間的界面分離。這種失效只要超過200 DPPM(以單片貨板為統計單位)將立即成為嚴重客訴的案例。

2.2 HDI商品板的困難化

2.2.1 以水果公司為代表的第四代手機板(HDI式10層之薄小板，厚度1㎜)，其SMT組裝不但引入POP技術（下圖左上）而且被動元件更已小到了01005(10㏕長，5㏕寬，見下圖右上)，對PCB與PCBA均造成了另一次嚴酷的挑戰。因為所貼焊的電容器太小，錫膏回焊中很容易發生立碑(Tomb Stoning)現象。