在传统的射频模组的封装制程中,元器件的贴装采用了SMT的技术,主要的工艺步骤如图1(示意图省略了SPI 、AOI工序)
因为产品设计要求在更小的封装尺寸上实现复杂的更强大模组功能,那么必须要在模组内部进行高密度的贴装。但这给SMT工艺带来了前所未有的的挑战,如表1所示。
为了应对上述挑战,贺利氏开发了一次性印刷(All-in-oneprinting)工艺,如图2所示。
但该工艺需要能够应对下面具体挑战:
008004对应的钢网开窗尺寸在90-100um甚至更小,新工艺是否能保证锡膏印刷的一致性?
2. 某些FC 芯片的铜柱之间的间距窄至130-150um,新工艺是否可以控制锡量的稳定性以防止连锡?对此我们设计了实验验证:
钢网:超薄的电铸钢网
锡膏:两种7号粉锡膏WS5112 T7和 AP520 T7
具体如表2所示。
印刷结果通过SPI 的检测呈现(Koh Young Meister S 5um分辨率.)如图3所示
印刷后的实物检查及缺陷统计,如图4,图5,表3所示。
图4:方形开孔的印刷实物
图5:圆形开孔的印刷实物
(备注:LS =linespace即钢网开孔的间隙,SO=stencilopening钢网开孔)
从表3可以看出,AP520 T7具有更大的工艺窗口,能够支持的最小孔径尺寸(SO)达55um,而WS5112 T7从60um孔径及以下开始出现锡膏量不足的问题。
综上,7号粉锡膏的可印刷性良好,能够满足超细间距的要求。
Bump焊点开路(Non-wet-open):通常Bump共面度、基板变形、flux 活性不足是造成bump焊点开路的部分原因。当出现以上情况时,印刷一定厚度锡膏在基板的焊盘上,锡膏能够保持印刷的形状以填补因为bump共面度差异大或者基板的翘曲导致bump与焊盘之间较大的间隙,从而避免回流焊后bump焊点开路。Flux不含有金属成分且印刷后具有较好的流动性保持印刷后的形状比较困难,所以flux不具备这样的作用。为改善该问题客户使用了WS5112 T7锡膏做了验证。
客户端的案例分享
Test Vehicle: SiP 封装包含3个Flip-chip和18个01005被动器件。 4个测试组别,每组80个焊点,总计320个测试点。
FC 钢网开孔最大的是125x720um,
最小的开孔是70um,
最小的开孔间隙(相邻开孔边缘到边缘)40um
电铸钢网的厚度30um
锡膏是贺利氏WS5115 T7 以及竞品A和B。
测试结果如表4所示:
在前文展示的印刷测试的结果,当最小开孔是70um,最小间隙是 50um的时候不论是方形的开孔还是圆形的开孔均没有出现连锡的问题。结合此次测试的结果,我们可知WS5112能够支持的最小开孔间隙是50um。同时,Non-wet-open的不良率减少了600倍 (ppmlevel),实际切片图如图6所示。
1.工艺步骤更少:超细粉锡膏搭配超薄钢网,提高在更细间距上的可印刷性,可以替代助焊剂的应用。
2.成本更低:消除了助焊剂,额外的钢网、印刷设备
3.减少不良率:减少因基板翘曲和锡球共面度差异大引起的开路问题
一次性印刷是已经在国内外大厂批量生产的成熟工艺方案,贺利氏能够提供匹配的材料和专业的服务。