銅核球?qū)崿F(xiàn)3D封裝和窄間距封裝技術(shù)

近年來(lái)，以智慧型手機(jī)為代表的行動(dòng)裝置產(chǎn)品在市場(chǎng)上的需求迅速地?cái)U(kuò)大，這些小型化、多功能產(chǎn)品的發(fā)展十分顯著。隨著這些發(fā)展，因應(yīng)小型化、窄間距化、多針化的封裝電子零件制造要求也應(yīng)運(yùn)而生。

為了滿足這些需求，發(fā)展出以堆疊封裝(POP)為代表的3D封裝電子零件的積層化，以及晶圓級(jí)晶片尺寸封裝(WLCSP)等技術(shù)。特別是現(xiàn)有的植球機(jī)(Ball Mounter)和助焊劑印刷機(jī)(Flux printer)等設(shè)備，能直接使用在3D封裝技術(shù)上的需求急速攀升，千住金屬工業(yè)為因應(yīng)這樣的市場(chǎng)需求，提出采用銅核球的方案。銅核球是由銅球、鍍鎳層、鍍錫層而組成的一種復(fù)合式多層次構(gòu)造的焊錫球。


銅核球是由銅球、鍍鎳層、鍍錫層而組成的一種復(fù)合式多層次構(gòu)造的焊錫球。


銅核球可確保內(nèi)藏零件所需高精密度之空間，易組成堅(jiān)固的內(nèi)藏零件構(gòu)造。
更多>
銅核球的最大特征就是能確?；睾负驪KG間所需之空間，以利于實(shí)現(xiàn)高密度3D封裝。3D封裝在電子零件結(jié)合基板的多層次構(gòu)造上，需經(jīng)多次的熱制程。過(guò)去使用錫球來(lái)對(duì)應(yīng)時(shí)，在無(wú)數(shù)次的受熱，使Solder Bump再次熔融，此時(shí)多層次的電子零件重量使Solder Bump潰散，導(dǎo)致無(wú)法確保PKG間所需之空間，亦容易導(dǎo)致Bridge而造成電池的短路。

然而，銅核球里的銅熔點(diǎn)相當(dāng)高，約1080°C，在焊錫封裝溫度區(qū)域中不會(huì)熔融，所以即使經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的熱制程，核心仍存在于凸塊內(nèi)并維持住空間。此空間便于容納其他封裝用的電子零件，因此作為實(shí)現(xiàn)3D封裝的銅核球開(kāi)始受到注目。

此外，隨著電子零件的小型化，Si晶片上的線路也趨向細(xì)微化和薄膜化，和焊錫接合的電極pad面積也越做越小。但是運(yùn)作的電流并未改變而電流密度卻變高，故不能忽視因電子遷移而造成焊錫龜裂的影響。銅核球里導(dǎo)電性良好的銅球配置在核心，外層再鍍上可以防止在焊接過(guò)程中銅擴(kuò)散的鎳，達(dá)到高度耐電子遷移特性的效果。

現(xiàn)今以高密度封裝為目的的覆晶封裝技術(shù)有應(yīng)用Cu pillar的方式，銅核球則是透過(guò)回焊過(guò)程的焊接，達(dá)到和Cu pillar相同的窄間距封裝技術(shù)，而且不需再透過(guò)電解電鍍的方式來(lái)生成Cu pillar及焊錫，對(duì)于半導(dǎo)體制造商在制程面來(lái)說(shuō)可是一大優(yōu)點(diǎn)。

銅核球在焊錫的接合信賴性評(píng)估，顯示優(yōu)良的結(jié)果。以電鍍SAC305的銅核球(M90銅核球)和SAC305錫球(M705)進(jìn)行比較，落下測(cè)試遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)M705，并相當(dāng)于SAC105錫球(M34)的結(jié)果。溫度循環(huán)測(cè)試則和M705的結(jié)果一樣?？偠灾?，M90銅核球和SAC305錫球有著同等的耐熱疲勞性，并可克服高銀材料不佳的耐落下沖擊性等多重特性。

為了實(shí)現(xiàn)3D封裝，作為解決目前SAC305和SAC405課題的材料，千住金屬工業(yè)提出采用銅核球的方案。