網板切割技術
對于晶圓凸起網板來說,切割技術必須能產生數以千計緊密分布、非常小型的穿孔,具有極高的尺寸和位置容差。稍微偏離最佳的穿孔尺寸也可以造成很大的凸起高度差異,在極端的情況下,導致已組裝及底部填料的芯片開路。此外,穿孔的位置也必須保持準確,盡量貼近計算機生成的設計。由于晶圓上整塊焊墊都必須完全印刷,以獲得一塊大小可以接受的回流焊凸起,當在緊密的焊墊間距條件下完成印刷后,必須讓穿孔之間的空間充足,避免出現橋接瑕疵。因此,穿孔間的距離不應少于3mil(以3mil厚的網板來說)。在某些情況下穿孔需要偏移,避免完全置于焊墊中心。根據網板上特定區(qū)域的穿孔密度情況,可能只需印刷焊墊的某一部分。由于晶圓上的焊墊面積可以小于4mil,網板切割技術必須能準確地定位穿孔,偏移只可少于數微米。
在市場現有的技術中,只有激光切割和電鑄網板適用于復制計算機生成的原圖,能配合有效晶圓印刷的要求。雖然很多不同的供貨商采用相同的技術切割網板,但他們的能力卻各有不同。一般來說,激光切割工藝會在穿孔壁面上留下粗透過特殊的拋光及電鍍技術補救。激光切割另一項特點是網板上穿孔的壁面是有斜度的,網板一面的開孔尺寸較另一面稍大。有些建議指若較大的穿孔是在網板的底部,斜削的穿孔實際上可增強網板的焊膏釋出。激光切割工藝的缺點是生產具有無數小穿孔的網板的成本高昂,穿孔的數量越多,生產激光切割網板的成本便越高。相反,生產電鑄網板的原圖的成本與設計的穿孔數量無關, 電鑄網板的穿孔尺寸和位置與激光切割網板同樣準確,而穿孔壁雖然并非自然斜削,但卻比較平滑。
網板厚度
在決定需要多大的穿孔才能涂敷達到目標回流焊凸起高度所需的焊膏量時,網板金屬箔片的厚度起著決定性的作用。根據晶圓凸起研究,建議選擇網板厚度可按這個標準:網板上最小穿孔的壁面面積與穿孔開口面積的比例(即面積比例)小于1.75。
穿孔尺寸
在符合少于1.75建議面積比例的正確網板設計中,網板厚度及穿孔尺寸的關系非常密切。如果要求的焊膏量相同,較薄的網板需要較大的穿孔尺寸;較厚的模片則需要較小的穿孔尺寸。對于間距緊密的焊墊,有時候要找出最適當的穿孔尺寸和厚度組合,以獲得可接受的轉移效率。既滿足焊膏量的要求,又不會令穿孔過于緊密,這是一項極具挑戰(zhàn)性的工作。最大的網板設計挑戰(zhàn)往往在于裸片的角落,而這種情況卻很普遍。在設計斜削激光切割穿孔時應注意的另一個重要事項是:必須緊記,網板底部的開口面積必須大于頂部的,開口面積較大意味著穿孔之間的間距較小。
穿孔形狀
網板印刷工藝中填料及釋出步驟均受到穿孔形狀的影響。要達到填料質量更加一致和優(yōu)良,圓角的穿孔較尖角的有更佳效果,因為焊膏循微彎的邊緣流動填充遠較填滿尖尖的角落容易得多,而橢圓及圓形的填料效果大大優(yōu)于三角形和菱形的。不過,圓角穿孔在釋出工藝方面卻有不足之處。
穿孔定向
設計穩(wěn)固的網板時穿孔的尺寸和幾何是重要的考慮因素,但穿孔定向對回流焊凸起尺寸的分布的影響也不容忽略。除了要以最高的轉移效率填上最大量的焊膏,而且不造成過多焊膏陷落引致橋接瑕疵外,盡量令晶圓上每塊芯片的網板印刷焊膏量一致也是非常重要的。若回流焊膏形成的凸起的高度分布太寬,裝配后便可能會出現開路或短路情況。較大型的凸起可能會黏著多個粘結墊或其它物件:凸起不足則無法黏著任何物件。通過設計穿孔定向合適的網板,可以改進對印刷精度的控制和焊膏涂敷的分布狀況。
圖三:如A排列穿孔的焊膏填充量可能與如 B排列穿孔的不一致。
圓形穿孔沒有定向的問題,因為任何角度對于目標的定向都是相同的;但方形則不然,在45°時會變成菱形。橢圓形和長方形穿孔的問題更嚴重,因為其東西定向、南北定向或任何角度定向都不一樣,網板印刷焊膏填充穿孔的方式對相同尺寸和幾何、但不同定向的穿孔也有不同。要達到一致的填料和釋出,最好就是所有穿孔對印刷方向的定向一致:不過,如果沒有在設計中加入某些技巧,這并不容易。
方法之一是所有穿孔互相垂直,就如標準QFP組件所采用的穿孔定向策略。當移動至45°時,所有垂直穿孔便會成為斜對角,如圖3所示。通常,
網板供貨商可以把整個垂直定向的穿孔模式移動至45°,而晶圓也必須在網板下移動以作配合。此外,由于編排緊密的相鄰長方形及橢圓形穿孔互相平行,以致有較大機會出現橋接瑕疵,因此把相鄰的穿孔設計成互相垂直有助減低橋接瑕疵的可能性。
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