晶圓級(jí)封裝Bump制造工藝中的關(guān)鍵指標(biāo)

在晶圓級(jí)封裝（WLP）工藝?yán)?，Bump制造極為關(guān)鍵，就濾波器晶圓級(jí)封裝中Bump制造而言，這里主要討論通過(guò)鋼網(wǎng)印刷工藝在UBM（UnderBumpMetal）上印刷錫膏，再經(jīng)回流焊成球的工藝中的關(guān)鍵點(diǎn)。其中Bump的高度和共面度（同一顆芯片上Bump高度最大值與最小值的差，差值越低越好）是最為關(guān)鍵的指標(biāo) 。這是由于帶有Bump的濾波器以倒裝芯片工藝用在前端射頻模組里，有Bump尺寸小（高度在50 - 100μm之間）、間距小且對(duì)Bump高度一致性要求高（共面度在10μm以內(nèi)）的特點(diǎn)，所以上述兩個(gè)指標(biāo)非常重要。

鋼網(wǎng)工藝與設(shè)計(jì)相關(guān)的關(guān)鍵要點(diǎn)

該工藝需要使用鋼網(wǎng)印刷來(lái)讓錫膏材料通過(guò)特定圖案孔沉積到準(zhǔn)確的位置。將錫膏放在鋼網(wǎng)上后，利用刮刀使其從鋼網(wǎng)開(kāi)孔沉積到焊盤(pán)上。鋼網(wǎng)與晶圓間的距離（印刷間隙）、印刷角度、壓力、速度和膏體的流變特性都是確保錫膏印刷質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。并且沉積在焊盤(pán)上的錫膏體積取決于鋼網(wǎng)的孔距、孔壁質(zhì)量、焊盤(pán)的表面特性以及膏體流變性能。根據(jù)產(chǎn)品需求的不同，為了達(dá)到較好的印刷效果，業(yè)內(nèi)常選用納米涂層鋼網(wǎng)和電鑄鋼網(wǎng)。

• 納米涂層鋼網(wǎng)：其制作工藝是在激光切割鋼網(wǎng)的基礎(chǔ)上，先清洗鋼網(wǎng)，隨后對(duì)鋼網(wǎng)內(nèi)壁進(jìn)行打磨拋光以降低粗糙度，最后涂抹納米涂層。這里的納米涂層可以大大增加接觸角，能讓鋼網(wǎng)材料的表面能降低，進(jìn)而有利于錫膏脫模。不過(guò)與電鑄鋼網(wǎng)相比，納米涂層鋼網(wǎng)的印刷表現(xiàn)稍差一些，而且在批量生產(chǎn)一段時(shí)間后，涂層有脫落風(fēng)險(xiǎn)，但它的價(jià)格遠(yuǎn)低于電鑄鋼網(wǎng)。

• 電鑄鋼網(wǎng)：制作時(shí)先在導(dǎo)電基板上用光刻技術(shù)制備模板，再在阻膠膜周圍進(jìn)行直流電鑄，最后從光刻膠孔上剝離。這種鋼網(wǎng)的開(kāi)孔內(nèi)壁十分光滑，印刷脫模的表現(xiàn)最穩(wěn)定、最好，是超細(xì)間距應(yīng)用的絕佳選擇，然而價(jià)格非常昂貴?？傊?，鋼網(wǎng)選擇需要綜合考慮客戶對(duì)產(chǎn)品特性和成本的考量。此外，從模板開(kāi)孔面積比（開(kāi)孔面積比 = 開(kāi)口面積/孔壁面積）來(lái)看，據(jù)文獻(xiàn)記載為保證從鋼網(wǎng)印刷有較好的膏體釋放效率，該比值應(yīng)大于0.66，不過(guò)隨著鋼網(wǎng)制作工藝提升，這個(gè)比值可適當(dāng)降低。比如某些先進(jìn)的鋼網(wǎng)制作工藝，因?yàn)閮?nèi)壁光滑度的提升或者設(shè)計(jì)更合理等因素，可以允許更低的開(kāi)孔面積比，也能確保錫膏的良好釋放。

錫膏特性方面的關(guān)鍵要素

錫膏由焊粉和助焊劑混合而成，這其中焊粉和助焊劑的各項(xiàng)特性都會(huì)影響B(tài)ump制造。

• 焊粉特性：焊粉的形狀、顆粒大小、尺寸分布、氧化程度對(duì)錫膏印刷和回流性能有著關(guān)鍵作用。在細(xì)間距印刷用焊粉方面，賀利氏電子的Welcotechnology技術(shù)較有優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)借助兩種不同介質(zhì)表面張力存在差異的原理，利用工藝配方控制粉末尺寸范圍，在生產(chǎn)焊粉過(guò)程中無(wú)需使用傳統(tǒng)的網(wǎng)篩工序，從而避免了粉末顆粒因網(wǎng)篩產(chǎn)生的形變（表面積變大）。并且粉末在油介質(zhì)中得以充分保護(hù)，減少了粉末表面被氧化的可能性。

• 助焊劑特性：助焊劑載體的流變性能和配方體系作用也不容忽視。當(dāng)前市場(chǎng)上SAW/BAW濾波器應(yīng)用中常見(jiàn)Bump高度為50 - 100μm，結(jié)合單個(gè)芯片layout（例如相鄰bump的最小間距）以及相鄰芯片的bump的最小間距等因素，6號(hào)粉和7號(hào)粉錫膏匹配度較好，6號(hào)粉依據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)，有80%的焊粉粒徑分布在5 - 15μm區(qū)間。助焊劑體系影響著多個(gè)方面，比如為避免在一些SAW的IDT（叉指換能器，因其位置可能裸露）處，焊錫膏或助焊劑飛濺影響IDT的信號(hào)和聲波轉(zhuǎn)換，賀利氏開(kāi)發(fā)的AP5112和AP520系列產(chǎn)品就在防止飛濺方面深入研究過(guò)。

印刷穩(wěn)定性及其相關(guān)因素

印刷穩(wěn)定性是影響bump高度一致性的關(guān)鍵因素。在印刷過(guò)程中要保證錫膏印刷量的穩(wěn)定均勻才能制造出高度均一的Bump。此外6寸鉭酸鋰晶圓（印刷測(cè)試以銅板代替鉭酸鋰晶圓）印刷測(cè)試所體現(xiàn)的參數(shù)，如Bump高度 = 72±8μm、共面度10μm等，都是對(duì)實(shí)際晶圓上Bump制造工藝效果的一種檢測(cè)參考。

先進(jìn)芯片封裝清洗介紹

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。