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影响晶圆凸起网板印刷效果的基本设计事项-2

作者:  来源:smt100 

 

焊垫间距及位置
    网板印刷能否在晶圆上生成大的焊膏凸起主要取决于焊垫的配置及密度。我们建议焊垫的排列间距越宽越好,这样,在设计有关穿孔的形状和位置时就拥有更大的灵活性,从而使生产量达到最大。高密度布局也可以更有效地设计至可以进行较大型焊膏涂敷的网板印刷,只需把相邻的焊垫交错排开。设计多列式焊垫配置的网板更具挑战性,因为网板的金属箔面会堆满穿孔,变得非常复杂。目前先进的精密间距网板印刷技术似乎停留于6mil的临界,但这些界限正不断受到挑战。虽然可以在较小间距的条件下进行印刷,但在无瑕疵情况下能涂敷的焊膏量是非常有限的,足以让业界掀起对凸起尺寸,及间隙、底部充填能力、焊点强度及整体可靠性等问题的关注。
    在焊垫的位置方面,一般来说,每个裸片上角落焊垫是晶圆上最难以达到一致而无瑕疵印刷焊膏量的位置。采用非标准穿孔形状在这里是必要的,因为高密度穿孔可能占用了大量网板面积,而形状独特的穿孔使涂敷时很难预计转移效率的高低,  因此裸片上凸起的高度分布未必令人称心满意。只有把晶圆上的所有角垫全部消除,这个潜在问题才可避免,让网板穿孔的设计更有弹性。
    凸起底部金属
    在回流焊时,要令已印刷的涂敷焊膏正确地黏着于晶圆焊垫上,焊垫冶金必须与焊膏合金粘结。大部分裸片焊垫均由铝制成,与低共熔S n/Pb焊膏的粘结并不很好,因此需要一层填隙式的材料,能够粘结铝及低共熔Sn/Pb焊膏,覆盖于铝垫的表面。在复上了保护性钝化膜后加入这个凸起底部金属层,可用的凸起底部金属层和涂敷技术有多种选择,由于凸起底部金属涂敷工艺的成本高,所以业界争相找寻具经济效益的材料和工艺方式。在这种情况下,有关凸起底部金属的信息都是专有的,公众难以接触。其中一种证实可靠和低成本的凸起底部金属方法需要以无电电镀方式,用镍镀上铝垫,然后浸入黄金中。在这个工艺中,只有没有经过钝化的金属特性部分(即铝粘结垫)才会被镍/金凸起底部金属层覆盖。要维持良好的湿润特点,这个凸起底部金属必须尽可能清洁和无氧化。最好能把晶圆存放于氮气调节绝缘存储柜内,以阻止不良氧化残余物的形成。
    托盘设计
    由于晶圆是非常精细的物件,故运送方式是一个关键事项。在网板印刷时,应采用海边都较晶圓大1.5英寸的塑料或金属托盘来承载晶圆,托盘较大便可以让转印头有足够大的表面来涂敷及转动焊膏,使得焊膏完全渗入穿孔。
    设计适当托盘的另一重要因素是用来稳住晶圆的凹口,这个凹口的深度必须能让晶圆的上表面与托盘四周形成一个平面。晶圆凸起的托盘的图形见图2所示。


图二:晶圆凸起托盘,晶圆下面的真空信道有助于将晶圆牢牢地固定在托盘之上。
    网板设计
    网板可说是最重要的工具,必须正确设计才可达到高优良率的凸起佳绩。网板的作用是把焊膏分为一份一份精心计算的数量,分置于晶圆上的冶金粘结点。要成功创造出能达到无瑕疵结果的网板穿孔设计,而且高回流焊凸起紧密分布,特别是多行裸片垫排列的间距低于l0um并非易事。影响晶圆凸起的网板切割技术的项目包括网板厚度、穿孔大小、形状、定向和位置,  以及影像对齐。

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