銅核球支援下世代的半導體封裝
銅核球支援下世代的半導體封裝
2013/10/14-陳玟茹 近幾年，平板與智慧型手機以超高的人氣，在市場需求下急速擴張。伴隨著大眾對高機能需求的同時，高密度封裝技術也同樣被追求著，為實現高機能、高密度化，可預想到CSP的尺寸將變得愈來愈薄也愈來愈大，相對的也更期待著3D封裝化與大型WL-CSP化等新技術與新材料的出現。千住金屬工業也回應這些要求，準備了許多不同目的及用途的焊材，於SEMI Taiwan中發表。
所謂的3D封裝，是PKG與電子零件，以縱向方式向上接合，基板與零件會在近250°C的迴焊爐中反覆的來回。其結果，因鍚球熔融，再加上負荷過重，有可能造成鍚球與鍚球間互相接觸而發生電氣短路的情況。針對這個課題，千住金屬提出了可確實確保空間的銅核球。銅核球中作為核心的銅球，其熔點溫度約為1,080°C，即在迴焊劑中返覆來回，銅球的形狀也不會改變，故能為3D封裝保留出一定的空間。並且，在一般電鍍工程中所必須用的銅柱，也可以改換成銅核球，以現有設備來進行封裝製程。
伴隨著高機能、高密度封裝，Chip的大小也會愈來愈傾向於薄而大。由於基板與熱膨脹系數小的Si進行接合時，會因熱膨脹系數的差別而導致電極與鍚球互相碰觸，進而可能造成破壞甚至是不良。千住金屬工業針對這個問題，開發了M758作為解決方案。
M758是將Sn-3Ag-Cu系列再添加Bi與Ni，經由固溶強化與析出強化，進而加強鞏固其構造，基板與Chip間的接合更為堅固，其耐熱疲勞的特性，是最適合WLCSP用的鍚球材料。
由於行動裝置在特性上，所具備需求耐落下衝擊，所搭載的電池面積增加的因素，在回路部分，因需求高密度封裝，增加週邊零件耐熱疲勞的特性。千住金屬針對以上需求，開發了兼具耐熱疲勞性與耐落下衝擊性的鍚球M770。
一般而言，因熱疲勞性所產生的裂痕，是銲鍚膨脹時所產生的，而落下衝擊特性所產生的裂痕，則是於銲鍚與PKG的接合界上產生。若追求耐疲勞性，則會降低其耐落下衝擊性，反之亦然。若想在擁有耐熱疲勞性下同時擁有耐落下衝擊性時，其各種approach的方法又互為左右，實在很難拿捏其中的對策。
針對這個問題，由Ag的含有量可以左右銲鍚的柔軟性，將Ag含量調整是適合耐疲勞性的狀態。一般在進行PKG表面處理時，Cu、Ni與無鉛焊鍚中的主要成份Sn，非常容易產生反應，進而產生相當厚度的合金層，但添加了Cu與Ni後，可抑制接合面的合金層反應，故所產生之合金屬較薄。而M770在受到落下衝擊時，可借由緩和銲鍚與基板的接合界面的衝擊，進而預防裂痕產生。在熱衝擊試驗中，同樣可以減少在焊鍚膨脹時會產生裂痕的可能性。
基於多工能化的需求，不僅PKG要求的尺寸以小且省空間為主，在追求鍚球封裝要小Chip化的同時，也要求須為免洗淨的製品，因此在助焊劑的選擇上相當的重要。千住金屬開發了濡濕性、低揮發性與洗淨性優異的WF-6317與MB-T100、封裝後不需洗淨的DELTALUX FLUX901K系列，與以助焊劑殘渣作為接合處補強，並且與Underfill有良好相容性的Joint Protect Flux JPK8等，運用於各種用途的助焊劑。
千住金屬針對半導體封裝上各項不同的課題，提出各種的解決方案。
DIGITIMES中文網 原文網址: 銅核球支援下世代的半導體封裝 http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?cnlid=13&cat=10&id=0000352769_Z1W6AEPH7XEZ1E8V1J0YE#ixzz2heZCu4GW
