倒裝晶片的組裝基板的設(shè)計及制造

時間：2018-09-26 13:00:08

關(guān)鍵字：倒裝基板晶片

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[導(dǎo)讀]基板技術(shù)是倒裝晶片工藝需要應(yīng)對的最大挑戰(zhàn)。因為尺寸很?。ㄐ〉脑?，小的球徑，小的球間距，小的貼裝目標(biāo)），基板的變動可能對制程良率有很大影響：·密間距貼裝良率極易受限于阻焊膜和焊盤的尺寸公差；·由于尺寸

基板技術(shù)是倒裝晶片工藝需要應(yīng)對的最大挑戰(zhàn)。因為尺寸很?。ㄐ〉脑?，小的球徑，小的球間距，小的貼裝目標(biāo)），基板的變動可能對制程良率有很大影響：

·密間距貼裝良率極易受限于阻焊膜和焊盤的尺寸公差；

·由于尺寸通常很小，對基板的變形非常敏感；

·基板焊盤的表面處理直接影響焊接性能和可靠性；

·基板的厚度也影響到產(chǎn)品的可靠性；

·由于暴露在周圍環(huán)境中，水汽在基板內(nèi)會導(dǎo)致阻焊膜和碾壓層分層；

·使用前需要烘烤，影響整個工藝流程；

·儲存環(huán)境需要干燥；

·設(shè)計師必須在基板成本、制造技術(shù)、產(chǎn)品功能、供應(yīng)商制程能力和良率之間找到平衡點。

基板材料一般為硬質(zhì)板和柔性電路板，還有其他的一些基板材料選擇，如表1所示。較普遍的使用玻纖加強的 FR－4環(huán)氧樹脂材料，BT樹脂材料是另外一種選擇，有溴化物添加其中，要考慮對環(huán)境的影響。

柔性電路板的材料一股為聚酰亞胺，其粘貼在銅線路上。由于制造工藝的問題，往往會有膠水被“擠出”，在組裝工藝中會產(chǎn)生大量氣泡的現(xiàn)象，如圖1所示。

（1）阻焊膜

阻焊膜一股以液態(tài)定影技術(shù)獲得（LPI），也可以使用干膜法。典型的LPI材料有TaiyoPSR 4000（Aus303，Aus5……），Enthone DSR3421和Probinmer 65/74/77。不同的獲得方式其厚度會不太一樣，采用“溝槽”方式的厚度0.4～0.7 mil，一般為1～2 mil。SMD方式會有較厚的阻焊膜，厚的阻焊膜會減小晶片下的間隙，從而影響底部填充工藝及可靠性，同時厚的阻焊膜會增加“阻焊膜陰影效應(yīng)”，影響裝配良率。

表1 基極材料選擇表

圖1 回流焊接過程中產(chǎn)生氣泡

阻焊膜的開孔設(shè)計和制造精度對裝配良率及可靠性有非常大的影響。通常阻焊膜在銅箔上窗口精度為±3 mil＠ 3 slgma，比較好的可以控制在±2 mil，而對于軟板其精度會差些，在±4 mil，有時會更差。通常，阻焊膜會有一定程度的偏移，如圖2所示，會影響到貼裝的精度。

　圖2 阻焊膜偏移導(dǎo)致貼片干涉及誤差

阻焊膜窗口設(shè)計時要考慮以下因素：

·阻焊膜窗口尺寸公差——SMtol；

·阻焊膜位置公差——SMre；

·貼片偏差——PMpe。

不考慮阻焊膜厚度的影響，其窗口尺寸與各偏差之間的關(guān)系如圖3所示。

　圖3 阻焊膜窗口與各偏差之間的關(guān)系

如果考慮阻焊膜的厚度，我們必須要注意阻焊膜“陰影效應(yīng)”。由于它的存在，使得焊球在回流焊接過程中不能完全接觸焊盤而形成完整的“可控坍塌連接”，導(dǎo)致焊點內(nèi)應(yīng)力的或者電氣連接問題。

在圖4中，Mt為銅箔上阻焊膜厚度；Bd為焊球直徑；MShadow為陰影區(qū)，焊球不能接觸焊盤。

圖4 阻焊膜“陰影效應(yīng)”示意圖

為了消除阻焊膜“陰影效應(yīng)”的影響，需要適當(dāng)加大阻焊膜的窗口。

（2）焊盤的設(shè)計

較大的焊盤可以以滿足貼裝設(shè)備精度要求，同時在回流焊接過程中，使焊球有足夠的塌陷，讓最小的焊球亦能接觸焊盤并焊接完好。但焊盤太大，會減小器件和阻焊膜之間的間隙，從而影響底部填充工藝。在設(shè)計時需要考察供應(yīng)商真正的制造能力。倒裝晶片焊盤設(shè)計的一般常見的有以下幾種形式。

①四周單排或交錯排例，采用NSMD（No Solder Mask Defined）方式，銅線由焊盤之間引出至導(dǎo)通微孔。這種方式常見于間距較大的設(shè)計，而對于精細間距的焊盤設(shè)計，則應(yīng)用細導(dǎo)線技術(shù)將銅線引出，如圖5所示。

②單獨的焊盤，應(yīng)用在較大的間距設(shè)計中，采用SMD（Solder Mask Defined）方式。

③阻焊膜“溝槽”，這種設(shè)計比較常見。所有焊盤和一部分銅線暴露在阻焊膜窗口內(nèi)，這樣可以降低阻焊膜窗口偏移的影響，如圖6所示。

圖5 焊盤設(shè)計（1）圖6 焊盤設(shè)計（2）