SiP：用于評估材料組性能的測試封裝結構
摘要 本文介紹了用于SiP器件制造的一組材料,該組材料在經過260℃回流后性能仍可達到JEDEC3級標準的規(guī)定。
測試用芯片結構和組裝用材料
為了模擬半導體廠商實際使用的封裝情況,測試用SiP芯片內包含有一個5×5 mm的倒裝芯片、12個0402仿真元件和37個0201仿真元件。這些元件都封裝在0.22 mm厚的BT多層基板上,基板上覆蓋Taiyo 4000（AUS-5）型阻焊膜。組裝過程采用免清洗的粘性助焊劑和無鉛（95 Sn/5 Sb）焊膏,該種焊膏與所使用免清洗助焊劑的成分相同。使用該封裝結構順序測試了模塑化合物（這里分別稱之為模塑化合物A、B和C）,并分別配合使用0.8 mm厚的兩種下填料（稱之為下填料A和B）。下填料A的填充物比例比較低,并作了其他調整來改善其流動性能,而下填料B的成分也作了特殊設計,目的是降低其彈性模量值并增強與氮化硅鈍化層的粘附性。不過這兩種情況都是以提高熱膨脹系數（CTE）為代價的。
測試流程
焊膏是通過絲網印刷方法涂覆的,印刷的鋼板采用激光切割,電解拋光5 mil厚的不銹鋼板制成,鋼板上圖形孔與焊盤的比例為1:1。絲網印刷裝置采用200mm的不銹鋼刮刀,進行印刷操作時刮刀與鋼板成45°角,行進速度為25 mm/sec。再流工藝則通過Soltec公司的XPM2型回流爐實現。
需要封裝的元件首先在125℃下前烘一個小時,倒裝芯片與基板之間的下填料通過手工涂膠完成,然后對封裝結構用氬等離子體清洗。之后進行模塑、分離成單個單元,再通過聲掃描顯微鏡檢查分層情況。通過檢測后根據JEDEC3J標準的要求,在溫度30℃、相對濕度60℃的條件下濕浸192小時。完成濕浸后進入再流工藝,在260℃下回流三次,隨后再次檢查分層情況。前面所介紹的兩種下填料和三種模塑化合物之間兩兩組合順次完成所有這些工藝和測試。
