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影响晶圆凸起网板印刷效果的基本设计事项-1

作者:  来源:smt100 

 


    前言
    要确保采用网板印刷的晶圆凸起工艺优良率达到理想的水准,必须考虑多项重要的设计因素。
    网板印刷
    采用标准表面安装设备的网板印刷技术,是在简单和成熟的工艺环境中粘贴晶圆凸起焊垫的高成本效益方案。采用这种方法时,不同的应用需要不同的定制设计指引,并依从特定的设备、材料和工艺指令,才可建立起稳固、高良率的晶圆凸起印刷和回流焊程序。
    影响优良率的参数
    尽管网板印刷很简单直接,但许多变量会严重地影响采用这种凸起方法之晶圆的质量或良率,通常用已知好裸片数值(KGD)来评价一项晶圆凸起工艺的性能.应当深入了解并高度重视影响这项工艺的众多设计方面,制订有效而可靠的设计策略以获得卓越的成果。
    倒装芯片粘结垫设计
    倒装芯片胜过线粘结、面朝上的板上芯片器件的优势之一在于,由于导电焊垫可置放于裸片有效面的任何一处,因此可以在更小的集成电路面积上增加I/O数量。不过,网板印刷凸起却可能是最受裸片的焊垫布局所限制和阻碍的印刷方式。焊垫的尺寸、形状和间距必须小心设计,从而在实际的情况下达到所需的焊膏凸起尺寸;另外,还须考虑一般称为凸起底部金属的焊垫粘结表面组合。在回流焊过程中,UBM对网板印刷的焊球的成形有显着的影响,而且最终更会影响已装配倒装芯片的强度、可靠性和性能。
    焊垫尺寸和形状
    芯片上焊垫的大小,对网板印刷产生指定的回流焊凸起尺寸所需的焊膏量有着直接影响,要维持指定的凸起高度,芯片上较大的焊垫需要较多焊膏:较小焊垫需要的焊膏则较少。假如焊垫太小,支持较大量的焊膏的焊接面积也较小,凸起及焊点强度受到重要影响,而好处只是间隙距离略微增加。芯片垫的可湿润焊接面积的形状也会影响焊膏的凸起尺寸。这个形状不一定与焊垫的几何尺寸有关,而主要由焊垫上的钝化开孔所决定(见图1)。


    图一:焊垫的钝化膜开孔决定了焊膏
    突起的可润湿粘结面积的尺寸和几何。
    图1实际粘结点的形状为八角形,焊垫则为正方形,这个形状由钝化窗口限定,以减低应力集中于焊球基底的各个角海,这些应力点有可能减弱粘结强度,并影响焊点的可靠性。要减少这种情况,圆形的钝化开孔最为理想。但是,有些晶圆生产系统在制造与尖角相反的圆角方面存在问题。
    一项经验则是把焊垫粘结点的尺寸保持在最大不超过间距的一半,最小不小于65um(注一)。要计算回流焊凸起的尺寸随焊垫大小和几何的变化关系,可采用以下的方程式。这个方程式模拟了回流焊凸起,以平切的几何球体表示,可作为网板设计工具,有助于决定合适的网板穿孔大小,以涂敷所需的焊膏量。
    焊膏凸起体积:{1/2(焊垫面积)x(凸起高度)}+{1/6π(凸起高度)3}

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