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封裝裝配技術之電鍍技術解析

454398 ? 來源:廣州眾焱電子 ? 作者:廣州眾焱電子 ? 2021-03-26 17:03 ? 次閱讀
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漏印板印刷技術的最小間距,目前限制在150~200μm范圍之內。對有超細間距和較寬的凸點尺寸范圍的增加的互連密度而言,電鍍技術是最受歡迎的。應用于此電鍍技術工藝的間距可小到40μm。對高I/O和高功率芯片而言,各類半導體的國際半導體路線圖預測,通常倒裝芯片技術使用的凸點間距從2002年的160μm減小到2010年的90μm和2016年的70μm。

電鍍技術工藝的凸點高度均勻度在±1μm范圍內。這意味著從漏印板材料厚度和激光切割的精度方面的變化和從在漏印板開口中殘存的主要的焊膏殘留物兩方面看,在smt貼片打樣或加工過程中,使用電鍍技術比使用漏印板印刷可達到更好的均勻性。這里典型的變化在±7μm范圍之內。

根據諸如凸點高度均勻性失效標準的確定,電鍍技術的效率損失在10-6范圍之內或者更少,這比通過漏印板印刷獲得的好得多。因此,當效率損失使漏印板印刷對這些芯片無競爭性時,對高價值、大尺寸IC而言,電鍍技術也許是“低成本”技術。

電鍍技術的凸點下金屬化過程,是由在整個晶圓片表面上均勻地濺鍍Ti/W/Cu層和采用金屬板印刷術工藝過程來確定凸點焊盤構成的。把額外的銅層進行電鍍,在smt回流焊過程和形成金屬間化合物的熱應力階段,通過焊料部分地完成電鍍。即從基于甲烷黃酸的溶液中用電化學方法把焊料金屬進行淀積。因為電鍍工藝的加工時間依賴于凸點高度--與焊膏漏印板印刷工藝相反--電鍍工藝限制于較小的凸點高度剝去電鍍掩模之后,用蝕刻工藝移去Ti/W/Cu凸點下金屬化(UBM)層。把在晶圓片上淀積的焊料進行回流焊,以便形成球形的凸點,接著進行清洗步驟,以除去有機殘留物。

通過對幾種無鉛化焊料的應用實施及深刻的研究,SnPb焊料較佳的替代品為SnAg3.5焊料。就眾焱電子小編的了解,此焊料具有某些特殊性能。由于高的標準電極潛在差異,銀比錫更易于淀積。因此需要針對銀離子的很強的形成洛合物劑的狀況,以防止其優先沉淀。

根據SnPb雙相位圖顯示,焊料構成方面的小偏差不會極大地影響熔點狀況。因而SnAg焊料的狀況則更具有關鍵性,甚至對低共晶焊料構成加入少量的銀(3.5%),也會導致熔點方面極大的增加。再者,研究表明,對銀含量為4%的情況而言,大的電鍍形體的Ag3sn金屬間化合物的增長較高,這對互連可靠性來說是嚴重的問題。就電鍍而言,需對用于低共晶SnAg3.5焊料電鍍的電鍍槽和合金組成進行非常嚴格的控制。另一方而,當凸點下金屬化過程的銅電鍍在SnAg焊料中部分溶解時,已通過回流焊的凸點構成了SnAgCu合金,并可受到回流溫度的影響。

與SnPb焊料相比,銅電鍍基底的消耗隨著SnAg焊料而增加。因此,不得不給電鍍銅提供合適的厚度。在smt貼裝工藝成本上,SnPb焊料和SnAg焊料之間不存在顯著的差異。
編輯:hfy

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