晶片级封装 (WLP) 技术与晶片级封装器件的可靠性分析

晶片级封装 (WLP)  技术

提供 WLP 器件的供应商要么拥有自己的 WLP生产线, 要么外包封装工艺。各种各样的生产工艺必须能够满足用户的要求, 确保最终产品的可靠性。美国亚利桑那州凤凰城的 FCI 、美国北卡罗莱纳州的 Unitive 建立了 WLP 技术标准, 产品名为 UltraCSP (FCI) 和 Xtreme (Unitive) 。 Amkor 在并购 Unitive后, 为全世界半导体行业提供 WLP 服务。

在电路 / 配线板上, 将芯片和走线连接在一起的焊球最初采用锡铅共晶合金 (Sn63Pb37) 。为了减少电子产品中的有害物质 (RoHS) , 半导体行业不得不采用替代材料, 例如无铅焊球 (Sn96.5Ag3Cu0.5) 或者高铅焊球 (Pb95Sn5) 。每种合金都有其熔点, 因此, 在元器件组装回流焊工艺中, 温度曲线比较特殊, 在特定温度上需保持一段时间。

集成电路的目的在于提供系统所需的全部电子功能, 并能够装配到特定封装中。芯片上的键合焊盘通过线键合连接至普通封装的引脚上。普通封装的设计原则要求键合焊盘位于芯片周界上。为避免同一芯片出现两种设计 ( 一种是普通封装,另一种是 CSP) , 需要重新分配层连接焊球和键合焊盘。

晶片级封装器件的可靠性

晶片级封装 ( 倒装芯片和 UCSP) 代表一种独特的封装外形, 不同于利用传统的机械可靠性测试的封装产品。封装的可靠性主要与用户的装配方法、电路板材料以及其使用环境有关。用户在考虑使用 WLP 型号之前, 应认真考虑这些问题。首先必须进行工作寿命测试和抗潮湿性能测试, 这些性能主要由晶片制造工艺决定。机械压力性能对WLP 而言是比较大的问题, 倒装芯片和 UCSP 直接焊接后, 与用户的 PCB 连接, 可以缓解封装产品铅结构的内部压力。因此, 必须保证焊接触点的完整性。

结束语

目前的倒装芯片和 CSP 还属于新技术, 处于发展阶段。正在研究改进的措施是将采用背面叠片覆层技术 (BSL) , 保护管芯的无源侧, 使其不受光和机械冲击的影响, 同时提高激光标识在光照下的可读性。除了 BSL , 还具有更小的管芯厚度, 保持装配总高度不变。 Maxim UCSP 尺寸 ( 参见表 1) 说明了 2007年 2 月产品的封装状况。依照业界一般的发展趋势, 这些尺寸有可能进一步减小。因此, 在完成电路布局之前, 应该从各自的封装外形上确定设计的封装尺寸。

芯片封装清洗：

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。