一、晶圆翘曲 

晶圆翘曲是指重构晶圆在加工历程因热机械应力 的累积而在宏观上爆发翘曲


。晶圆翘曲会降低后续掩 膜光刻的工艺精度, 限制再布线层密度的提升


。翘 曲爆发的应力易在中介层或焊点处集中, 造成焊球开 裂脱落和中介层分层


。晶圆尺寸越大, 晶圆所受的热 和机械应力越强, 局部曲率越高, 翘曲征象越严重


。随着大尺寸晶圆在晶圆级封装的应用, 晶圆翘曲问题 已经成为制约 FOWLP 生长的突出问题


。 

由于晶圆外貌易被划伤, 业界通常接纳光学手段 对晶圆翘曲举行丈量, 依据原理可以大致划分为光学 干预丈量 和 激 光 扫 描 测 量, 前 者 包 括 影 子 云 纹 法、 投影云纹法和泰 曼-格林干预法等, 通过光栅干预 图像表征晶圆曲率, 后者则是通过激光对晶圆整体进 行扫描定位, 最后通过盘算机拟合出晶圆翘曲的情形


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接纳合适的要领对重构晶圆所含质料举行丈量和 表征是剖析引发晶圆翘曲多种应力的条件


。Cheng 等使 用 差 示 扫 描 量 热 法和 动 态 力 学 分 析评估固化状态, 使用热机 械剖析仪表征了环氧塑封料的杨氏模量和热膨胀系数, 为剖析种种应 力的强度和差别翘曲形态的成因提供了有力支持


。 

环氧塑封料固化引发的体积缩短和差别质料的热 膨胀系数不匹配被公以为是造成晶圆翘曲的最主要缘故原由, 但随着研究的深入, 尤其是通太过析古板理论 模子和现实效果之间的误差, 近年来发明了更多影响 晶圆翘曲的因素


。

Dijk 等和 Chiu 等发明硅的各 向异性和环氧塑封料的粘弹性松懈效应对翘曲也有一 定影响, 固化工艺之后的工艺环节, 尤其是再布线和 植球等保存强烈温度转变的工艺会对晶圆翘曲爆发影 响


。Chiu 还通过实验和建模剖析以为环氧塑封料的化 学缩短对翘曲的影响微缺乏道


。Cheng 等通太过 析环氧塑封料的固化历程发明重力会对晶圆翘曲爆发 影响


。 

张振越等基于双层圆形板弯曲理论与复合质料 等效要领, 提出 FOWLP 圆片翘曲理论剖析表达式


。实现对翘曲的快速展望


。Chen 等使用频域动态力 学剖析表征了 EMC 和 PI 的线性粘弹性, 将粘弹性模 型用于对固化结构的有限元剖析, 实现了对晶圆翘曲 的精准展望


。Li 等连系质料微观力学模子, 针对异 构集成结构建设物理模子, 通过建模调解参数使得 8 英寸晶圆翘曲控制在 2 mm 以内


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近几年来, 业界深入剖析了晶圆翘曲的成因, 表 征了翘曲水平和引发翘曲的应力, 支持了业界工艺流 程参数优化 


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二、芯片偏移 

芯片偏移是指晶粒偏离应有位置


。芯片偏移征象 可以通过高倍显微镜视察发明, 这既可能是晶圆重构 精度缺乏造成的, 也有可能是后续工艺环节爆发的应 力导致的


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引发芯片偏移的应力主要包括两种


。主要的一种是由固化成型时代环氧塑封料的流动诱导阻力 引起的流体流动(Fluid Flow, FF)


。另一个是由封装的 热膨胀/ 缩短、 环氧塑封料的固化缩短和晶圆翘曲引起 的热机械(Thermo-Mechanical, TM)应力 


。与晶圆 翘曲类似, 芯片偏移也会降低再布线工艺中光刻的工 艺精度, 并导致芯片链路爆发开路


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为了剖析两种应力对芯片偏移的影响, 业界通过 建模和试验对两种应力的强度和作用机制举行了剖析


。Cheng 等基于某种环氧塑封料建设了流体动力学 模子用以研究液体流动对芯片偏移的影响, 发明重构 晶圆边沿处的晶粒芯片偏移最为严重, 剖析以为热机 械效应和诱导阻力造成的应力具有相似的作用机制, 都是越靠近边沿应力越大


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Wu 等通过建模较量了 热机械应力和流体流动的强度, 以为热机械效应对芯 片偏移爆发更多影响


。Ouyang 等凭证现在已经发 现的影响芯片偏移的应力, 针对聚二甲基硅氧烷这一 特殊的塑封料建设流体动力学模子, 实现对塑封历程 中翘曲转变的展望


。通过比对差别种类粘合 剂的粘附强度和使用差别粘合剂对芯片偏移爆发的影 响, 发明晶圆重构工艺中暂时载体的黏附力缺乏是造 成芯片偏移问题最直接的缘故原由


。 

相较于晶圆翘曲, 引发芯片偏移的应力种类较少, 芯片偏移的失效机制较为清晰


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三、焊点开裂 

由于 FOWLP 的 I/ O 接口数目越来越多, FOWLP 的尺寸和焊点密度均有所提升


。在焊点的体积变小的 同时单个焊点所受应力越来越高, 以是焊点的可靠性 问题日益突出


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对焊点举行建模有助于对焊点可靠性举行预计, 便于工艺刷新和设计优化, Lau 等建设了非线性、 时间和温度相关的三维有限元模子, 接纳线性加速因 子将测试条件下的焊点可靠性映射到操作条件下的焊 接点可靠性, 获得了置信度为 90%的封装特征寿命


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Wang 等基于能量法形貌和展望焊点形状, 当液体 抵达静态平衡时, 其总能量趋于最低, 外貌积趋于最小


。液体的能量主要包括外貌张力能、 重力能和外能


。凭证总能量, 可以盘算重力偏向上的恢复力, 进而估 算焊球的形状和高度, 并基于 Coffin-Manson 应变的 履历模子预计焊点的疲劳寿命


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 Lee 等建设了一种 非线性模拟要领, 用于研究制造历程和热循环实验的 耦合效应


。在有限元建模中剖析了焊料凸台的塑性和 蠕变行为, 研究了 SnAg 焊料凸台中累积的非弹性应 变


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 在差别情形压力下, 焊球的失效模式体现差别


。Cho 等通过可靠性试验发明在跌落试验中, 焊球界 面断裂和 PCB 焊盘泛起凹坑是主要失效模式, 而在温 度循环试验中, 焊球界面断裂和重布线层泛起裂纹是 主要失效模式


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除此之外, 在对焊球质量的批量化监测方面, Lu 等用扫描声学显微镜对样本举行测试, 并使用聚类 模糊 C 均值(FCM)算法对焊点举行识别


。逊得学 习模子可应用于高密度焊点可靠性的快速检测


。业界对焊点可靠性的研究相对成熟, 对引发焊点 应力集中的作用机制已有富足的探索, 建设了可信度 较高的焊点物理模子


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四、重布线层分层 

重布线 层 中 最 常 用 的 有 机 材 料 包 括 聚 酰 亚 胺、 聚苯并恶唑 和苯并环丁烯, 除此之外还 有酚醛树脂等质料, 其中 PBO 机械强度最高可是热膨 胀系数过高, BCB 胜在优良的电学性能, 可是机械强 度最差


。 

将酚醛树脂等三种质料与 PI 举行比 较, 以为 PI 具有凌驾 30%的优异伸长率和 52×10 -6 / K 的热膨胀系数, 是现在性能最平衡的 RDL 有机质料


。PI 是现在重布线层中最常用的有机质料


。可是 PI 固化 温度过高, 通俗的 PI 固化温度凌驾 300 ℃, 经由改良 的低温固化 PI 的固化温度也在 200 ℃以上, 对工艺设 计的优化要求较高


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通过试验较量了两种 PI、 PBO 和酚醛树脂在铜外貌的临界能量释放率, 并 凭证实验曲线建设了可以模拟恣意温度下分层可能性 的仿真模子


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 重布线层分层常爆发在温度循环测试之后, 重布 线层差别质料层履历重复的热胀冷缩, 质料间界面的 疲劳应力导致开裂


。攻击测试中也会发明重布线层分 层征象, Lau 等通过试验估算了重布线层的特征寿 命, 并发明封装最大应力泛起在受到攻击后的 0. 0023 s, 位置在封装四角, 最下层的重布线层所受应力最 大, 易爆发开裂征象


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重布线层分层是扇出型封装中常见的失效模式, 可是重布线层结构和重布线工艺流程重大, 结构和材 料个性化强, 重布线层仿真难度高, 需要针对差别的 封装结构单独举行剖析


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五、芯片封装洗濯：尊龙凯时科技研发的水基洗濯剂配合合适的洗濯工艺能为芯片封装条件供清洁的界面条件


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水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要，一旦选定，就会作为一个恒久的使用和运行方法


。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程


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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情形中的湿气，通电后爆发电化学迁徙，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破损了电路板功效


。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，尚有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象


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这么多污染物，究竟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因素，焊后必定保存热改性天生物，这些物质在所有污染物中的占有主导，从产品失效情形来而言，焊后剩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徙使绝缘电阻下降，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，因此焊后必需举行严酷的洗濯，才华包管电路板的质量


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推荐使用尊龙凯时科技水基洗濯剂产品


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