台积电就WLCSP发表演讲,封装技术水平提高

2015-06-03 12:44:11来源: 技术在线
    半导体封装技术相关国际学会“2015 Electronic Components and Technology Conference(ECTC)”(2015年5月26~29日,美国圣地亚哥)于美国时间2015年5月26日开幕。 

       全球最大的硅代工企业——台湾台积电(TSMC)在上届的“ECTC 2014”上只做了一场演讲,而本届做了四场演讲。其中两场是关于三维积层的,其余两场是关于晶圆级CSP(wafer-level chip scale package:WLCSP)的。 

       题为“A flexible interconnect technology demonstrated on a Wafer-level Chip Scale Package”的演讲(演讲序号20-2),是关于旨在提高200mm2大面积芯片的WLCSP封装可靠性的内容。台积电不仅从事半导体前工序,还在向晶圆级封装领域扩大业务,其技术水平备受关注。 

不用底部填充树脂也可以确保封装可靠性 

       一般而言,WLCSP的芯片面积越大,封装基板与硅之间的热膨胀差所导致的应力就越大。因此,基板与WLCSP的接合处——焊球上会产生裂缝,导致封装可靠性降低。为改善这一点,原来采取的方法是在基板封装后在基板与芯片之间注入底部填充树脂来加固的。 

       与之不同的是,此次的目标是,即便是大芯片也不用注入底部填充树脂便可以确保封装可靠性。在硅芯片上呈阵列状排列焊盘(Pad),以铜线键合形成N字形引线端子。将线头作为连接端子,在以锡膏印刷方式预涂了焊盘(land)的印刷基板上作倒装芯片接合(图1)。 

       台积电对这种样品实施了跌落试验和温度循环试验,评估了封装可靠性。结果表明,两项试验可靠性都得到改善,据称由此得出即使大面积芯片,也可以不用底部填充树脂就能实现出色的封装可靠性。 

       验证使用的样品是在200mm2的正方形硅芯片上,呈阵列状排列了1000多个400μm间隔的圆形焊盘,并作铜线键合的。在N字形引线形成技术上,引线键合厂商日本KAIJO公司予以了帮助。 

评估铜线粗细和有无涂层的影响 

       台积电分别评估了直径30μm和38μm两种水平铜线键合的样品。在跌落试验中,直径30μm的样品在跌落30次时出现缺陷,而直径38μm的样品的寿命是30μm的大约2倍。而在温度循环试验中,原来利用焊球封装的样品在300个周期后出现缺陷,而采用N字形铜线键合的样品寿命达到2000多次。直径30μm铜线的寿命比38μm铜线的寿命长2.7倍。 

       就这个实验结果,台积电解释说,跌落试验中粗铜线的机械强度大,不容易断,而温度循环试验中细铜线容易变形,不会发生应力集中。如图2所示,铜线的裂缝是因为应力集中于焊接处造成的。 

       另外,台积电介绍,在评估裸铜线和镀钯铜线2种铜线的温度循环可靠性时发现:镀钯铜线的温度循环可靠性更好一些。两者的应力应变曲线不同,镀钯铜线能够承受较大应力,因此可靠性良好。 

       有听众尖锐地指出,通过N字形引线键合(过去曾称S字形引线键合或cobra conduct等)来提高封装可靠性的手段15年前就已提出,并反复评估过,台积电此次的发布的创新性在哪里?过去所做的评估样品是以Au线键合后再镀Ni的样品为主,而此次用铜线来做封装可靠性评估,其材料的不同可以说是创新吧。其评估和分析都符合逻辑,可见台积电封装技术水平的提高。(特约撰稿人:特约撰稿人:中岛宏文,IEEE电子元件、封装及制造技术学会亚太区计划主管

关键字:台积电  WLCSP

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2015/0603/article_42544.html
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