晶圆级封装Bump制造工艺中的关键指标

在晶圆级封装（WLP）工艺里，Bump制造极为关键，就滤波器晶圆级封装中Bump制造而言，这里主要讨论通过钢网印刷工艺在UBM（UnderBumpMetal）上印刷锡膏，再经回流焊成球的工艺中的关键点。其中Bump的高度和共面度（同一颗芯片上Bump高度最大值与最小值的差，差值越低越好）是最为关键的指标 。这是由于带有Bump的滤波器以倒装芯片工艺用在前端射频模组里，有Bump尺寸小（高度在50 - 100μm之间）、间距小且对Bump高度一致性要求高（共面度在10μm以内）的特点，所以上述两个指标非常重要。

钢网工艺与设计相关的关键要点

该工艺需要使用钢网印刷来让锡膏材料通过特定图案孔沉积到准确的位置。将锡膏放在钢网上后，利用刮刀使其从钢网开孔沉积到焊盘上。钢网与晶圆间的距离（印刷间隙）、印刷角度、压力、速度和膏体的流变特性都是确保锡膏印刷质量的关键参数。并且沉积在焊盘上的锡膏体积取决于钢网的孔距、孔壁质量、焊盘的表面特性以及膏体流变性能。根据产品需求的不同，为了达到较好的印刷效果，业内常选用纳米涂层钢网和电铸钢网。

• 纳米涂层钢网：其制作工艺是在激光切割钢网的基础上，先清洗钢网，随后对钢网内壁进行打磨抛光以降低粗糙度，最后涂抹纳米涂层。这里的纳米涂层可以大大增加接触角，能让钢网材料的表面能降低，进而有利于锡膏脱模。不过与电铸钢网相比，纳米涂层钢网的印刷表现稍差一些，而且在批量生产一段时间后，涂层有脱落风险，但它的价格远低于电铸钢网。

• 电铸钢网：制作时先在导电基板上用光刻技术制备模板，再在阻胶膜周围进行直流电铸，最后从光刻胶孔上剥离。这种钢网的开孔内壁十分光滑，印刷脱模的表现最稳定、最好，是超细间距应用的绝佳选择，然而价格非常昂贵。总之，钢网选择需要综合考虑客户对产品特性和成本的考量。此外，从模板开孔面积比（开孔面积比 = 开口面积/孔壁面积）来看，据文献记载为保证从钢网印刷有较好的膏体释放效率，该比值应大于0.66，不过随着钢网制作工艺提升，这个比值可适当降低。比如某些先进的钢网制作工艺，因为内壁光滑度的提升或者设计更合理等因素，可以允许更低的开孔面积比，也能确保锡膏的良好释放。

锡膏特性方面的关键要素

锡膏由焊粉和助焊剂混合而成，这其中焊粉和助焊剂的各项特性都会影响Bump制造。

• 焊粉特性：焊粉的形状、颗粒大小、尺寸分布、氧化程度对锡膏印刷和回流性能有着关键作用。在细间距印刷用焊粉方面，贺利氏电子的Welcotechnology技术较有优势。该技术借助两种不同介质表面张力存在差异的原理，利用工艺配方控制粉末尺寸范围，在生产焊粉过程中无需使用传统的网筛工序，从而避免了粉末颗粒因网筛产生的形变（表面积变大）。并且粉末在油介质中得以充分保护，减少了粉末表面被氧化的可能性。

• 助焊剂特性：助焊剂载体的流变性能和配方体系作用也不容忽视。当前市场上SAW/BAW滤波器应用中常见Bump高度为50 - 100μm，结合单个芯片layout（例如相邻bump的最小间距）以及相邻芯片的bump的最小间距等因素，6号粉和7号粉锡膏匹配度较好，6号粉依据IPC标准，有80%的焊粉粒径分布在5 - 15μm区间。助焊剂体系影响着多个方面，比如为避免在一些SAW的IDT（叉指换能器，因其位置可能裸露）处，焊锡膏或助焊剂飞溅影响IDT的信号和声波转换，贺利氏开发的AP5112和AP520系列产品就在防止飞溅方面深入研究过。

印刷稳定性及其相关因素

印刷稳定性是影响bump高度一致性的关键因素。在印刷过程中要保证锡膏印刷量的稳定均匀才能制造出高度均一的Bump。此外6寸钽酸锂晶圆（印刷测试以铜板代替钽酸锂晶圆）印刷测试所体现的参数，如Bump高度 = 72±8μm、共面度10μm等，都是对实际晶圆上Bump制造工艺效果的一种检测参考。

先进芯片封装清洗介绍

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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环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。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，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

·         这么多污染物，到底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成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残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移使绝缘电阻下降，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，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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