半導(dǎo)體芯片微間距焊接“黑科技”
導(dǎo) 讀
隨著芯片尺寸的不斷減小以及諸如Mini/Micro LED 新型顯示技術(shù)的快速發(fā)展,封裝正向著“短小輕薄”的方向發(fā)展。在這個過程中整個封裝產(chǎn)業(yè)都或多或少的遇到了這樣或是那樣的問題,封裝焊料領(lǐng)域在這個過程中也遇到了巨大的挑戰(zhàn)。深圳福英達依托獨特的超微制粉技術(shù),用“7號粉、8號粉、9號粉、甚至10號粉”錫膏、錫膠應(yīng)用產(chǎn)品創(chuàng)新性地應(yīng)對市場挑戰(zhàn):
1、市場挑戰(zhàn)
首先是尺寸微縮問題
以Mini/Micro LED顯示為例,對于100um x 200 um 的Mini LED芯片,由于焊盤尺寸限制,必須選擇Type 7 (2-11um)的焊接材料;對于75um x 130um的MiniLED芯片,同樣是由于焊盤尺寸限制,必須選擇 Type8 (2-8um)及以上的焊接材料。
如若不然,則無法滿足焊接所需最小的焊料量,進而導(dǎo)致死燈、脫落等焊接不良現(xiàn)象。(芯片/焊盤尺寸、不同粒徑錫膏點含錫量見下圖)
再以基板與驅(qū)動IC間的FPC(柔性印刷電路板)連接為例,通常人們采用導(dǎo)電膠膜(ACF)對其進行連接。而目前一些FPC已經(jīng)到達20um以內(nèi)的線寬和線距(如下圖所示)。ACF內(nèi)導(dǎo)電粒子一般為5um以上的表面鍍金的有機材料球,由于線距接近3倍導(dǎo)電球直徑(3x5um=15um),易發(fā)生短路等可靠性問題。作為替代方案,如若用超微錫膏、錫膠、各向異性導(dǎo)電錫膠進行冶金連接,此時則必須選用Type 9 (1-5um) 或 Type 10 (1-3um)的焊接材料。
其次是良率和可靠性問題
眾所周知,無論是Mini LED 還是 MicroLED都需要大量的LED燈珠,少則幾百萬多則上千萬。對如此多燈珠進行連接需要足夠高的良率和可靠性。對于焊接材料來講,首先必須保證合金焊粉的粒徑集中,超過范圍的焊粉將導(dǎo)致焊接不良或短路;其次必須保證合金粉末在焊接材料中足夠分散不聚集,分散不良的焊接材料直接引起短路,將導(dǎo)致大量死燈;第三,要保證對焊接材料含氧量的控制,由于焊料粉末的粒徑尺寸大幅度降低,其表面積大大增加,其表面氧含量及氧化膜的結(jié)構(gòu)狀態(tài)很難控制,含氧量過高或局部含氧量過高將導(dǎo)致可靠性問題;第四,要保證助焊劑性能匹配,需要足夠活性將超微粉末的氧化物去除同時殘留物對焊盤無腐蝕,不適當(dāng)?shù)闹竸?dǎo)致死燈、焊接不良或腐蝕等可靠性問題。
再者是連接強度問題
以FPC連接為例,隨著芯片集成度的日益升高,留給ACF進行粘結(jié)的面積將越來越小,有些基板可供ACF粘結(jié)的寬度降到了200um以下。眾所周知ACF粘結(jié)需要一定的粘結(jié)面積,而越來越小的可粘結(jié)面積嚴重影響了連接的可靠性。
2、福英達解決方案
作為一家以微電子與半導(dǎo)體超微焊接為主要市場的深圳市福英達工業(yè)技術(shù)有限公司,始終堅持自主研發(fā),始終保持走在市場和技術(shù)的前端。針對上述在微間距焊接領(lǐng)域出現(xiàn)的挑戰(zhàn),深圳福英達依托獨特的超微制粉技術(shù)和專業(yè)的科研團隊為業(yè)界提供專業(yè)、可靠的解決方案:
應(yīng)對尺寸微型化挑戰(zhàn):
深圳福英達對超微焊料的研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)在整個焊料領(lǐng)域可謂當(dāng)仁不讓。深圳福英達已于2014年率先推出Type7 (2-11um) 系列焊料,于2020年推出 Type8 (2-8um)錫膏、錫膠產(chǎn)品,成為目前市場上一款真正商用化了的Type8錫膏產(chǎn)品,并已在某些國際知名公司商用。同時深圳福英達T9(1-5um)、T10(1-3um)錫膏、錫膠、各向異性導(dǎo)電膠產(chǎn)品也處于最終驗證階段,超微焊料整體進度遙遙領(lǐng)先市場。
應(yīng)對良率和可靠性挑戰(zhàn):
為提高良率和可靠性,進而適用對良率要求極高的微間距封裝市場,深圳福英達做了大量的理論和實踐工作。首先,深圳福英達先進的制粉技術(shù)保證了超微合金焊料粒徑高度集中,球形度達到100%;其次,深圳福英達經(jīng)大量科學(xué)研究,使合金焊粉在錫膏、錫膠中均勻分散不聚集;第三,通過制程控制、合金粒徑控制,粉末顆粒Coating處理,達到對焊料含氧量的精準(zhǔn)控制;
應(yīng)對連接強度挑戰(zhàn)-強度提升30%:
以FPC連接為例,與ACF不同,深圳福英達錫膏、錫膠、各向異性導(dǎo)電膠產(chǎn)品均為冶金連接。實驗證明,在相同工藝條件下,深圳福英達錫膠、各向異性導(dǎo)電膠對FPC進行連接的強度比ACF提升30%以上,并且可快速實現(xiàn)比ACF更小尺寸的連接面積工藝。
深圳市福英達工業(yè)技術(shù)有限公司始終致力于為微電子與半導(dǎo)體微間距焊接領(lǐng)域客戶提供領(lǐng)先市場的、可靠的、合適的技術(shù)與產(chǎn)品。
適用范圍:
超微錫膏、錫膠、各向異性導(dǎo)電錫膠適用于Mini LED 、Micro LED、SiP等微間距芯片焊接領(lǐng)域及驅(qū)動IC與基板(如COG、FOG、FOB、FOF、COF、COB等)的導(dǎo)電連接等眾多領(lǐng)域。
深圳福英達是一家集錫膏、錫膠及超微合金焊粉產(chǎn)、銷、研與服務(wù)于一體的綜合型錫膏供應(yīng)商,產(chǎn)品涵蓋超微無鉛錫膏,高/低溫錫膏,固晶錫膏,金錫錫膏等產(chǎn)品,擁有從合金焊粉到應(yīng)用產(chǎn)品的完整產(chǎn)品線,可制造T2-T10全尺寸超微合金焊粉的電子級封裝材料制造商,是工信部焊錫粉標(biāo)準(zhǔn)制定主導(dǎo)單位。
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