晶圆级芯片尺寸封装Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点跌落失效模式（英文）

依据JEDEC标准采用板级跌落实验研究晶圆级芯片尺寸封装Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点的跌落失效模式。发现存在六种失效模式,即发生在印刷电路板(PCB)侧的短FR-4裂纹和完全FR-4裂纹,以及发生在芯片侧的再布线层(RDL)与Cu凸点化层开裂、RDL断裂、体钎料裂纹及体钎料与界面金属间化合物(IMC)混合裂纹。对于最外侧的焊点,由于PCB变形量较大且FR-4介质层强度较低,易于形成完全FR-4裂纹,其可吸收较大的跌落冲击能量,从而避免了其它失效模式的发生。对于内侧的焊点,先形成的短FR-4裂纹对跌落冲击能量的吸收有限,导致在芯片侧发生失效。

晶圆级芯片尺寸封装技术

尺寸缩减几乎是电子封装技术应用的主要驱动力之一。高功能性和高可靠性与尺寸缩减的相互作用,也是所有微电子系统的决定因素。因此,最佳产品设计、最小单芯片封装和板技术的最佳结合,将提供最佳解决方案。晶圆级CSP将是匹配所有电子系统要求、降低总成本的单芯片封装技术的最佳方案。

一种CMOS驱动器的晶圆级芯片尺寸封装

采用晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)工艺完成了一款小型化CMOS驱动器芯片的封装。此WLCSP驱动器由两层聚酰亚胺(PI)层、重分配布线层、下金属层和金属凸点等部分构成。完成了WLCSP驱动器的设计,加工和电性能测试,并且对其进行了温度冲击、振动和剪切力测试等可靠性试验。结果表明,经过晶圆级封装的CMOS驱动器体积为1.8 mm×1.2 mm×0.35 mm,脉冲上升沿为2.3 ns,下降沿为2.5 ns,开关时间为10.6 ns。将WLCSP的驱动器安装至厚度为1 mm的FR4基板上,对其进行温度冲击试验及振动试验后,凸点正常无裂痕。无下填充胶时剪切力为20 N,存在下填充胶时,剪切力为200 N。

LED白光芯片的光色一致性及光谱优化设计方法研究

基于晶圆级芯片尺寸封装工艺的LED白光芯片具有高效节能、低热阻、小尺寸特点,被认为是未来制备高品质全光谱LED光源和模组的主要发展方向之一。针对自主研发的具有五面出光角度特点的LED白光芯片,采用光谱功率分布分析方法研究封装材料和尺寸对白光芯片光色一致性的影响。研究结果表明:(1)荧光层厚度和蓝光芯片输出功率对于白光芯片的颜色一致性影响显著,因此在LED白光芯片的量产过程中需要严格控制压膜工艺的精度和芯片来料的输出功率;(2)LED白光芯片的光效与理论光效和蓝光芯片转化效率的乘积呈线性关系,且相对色温越低,线性相关系数越小。最后,建立了一套高效实用的配粉设计流程,针对配粉实验提出了一种快速优化光谱设计方法来制定最佳荧光粉配比,为LED白光芯片工艺设计提供指导。

WLCSP中微焊球结构尺寸对其热应力的影响

晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)微焊球结构尺寸对其热机械可靠性有重要的影响。通过二维有限元模拟筛选出对WLCSP微焊球及其凸点下金属层(UBM)中热应力影响显著的参数,采用完全因子实验和多因子方差统计分析定量评估各种因子影响的显著性,最后建立三维模型,用子模型技术研究关键尺寸因子对热应力变化的影响。研究发现,焊球半径是影响焊球热应力的最关键尺寸因子,电镀铜开口和铜焊盘厚度对焊球热应力的影响也较显著;钝化层开口和焊球半径是影响UBM热应力的最关键尺寸因子。随着焊球半径增大,焊球热应力减小。

满足各种挑战的WCSP封装持续增长(英文)

晶圆级芯片尺寸封装(WCSP)消除了类似传统的芯片键合、引线键合和倒装芯片贴装过程的封装工序。这种办法可以为半导体产品用户实现更快的上市时间。WCSP封装应用空间正在扩大到新的领域,并根据管脚数量和器件类型进行细分。WCSP封装正在集成无源、分立元件、射频和存储器器件方面得到应用,并扩展到逻辑集成电路和MEMS器件。但伴随着这种应用的增长出现了很多问题,其中包括随着芯片尺寸和管脚数量的増长对电路板可靠性的影响。概述当今的挑战,以及这些集成和硅通孔技术的未来趋势。

基于正交设计的WLCSP柔性无铅焊点随机激励应力应变分析

对晶圆级芯片尺寸封装(wafer level chip scale package,WLCSP)柔性无铅焊点进行了随机振动应力应变有限元分析.以1号柔性层厚度、2号柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径4个结构参数作为关键因素,采用正交表设计了16种不同结构参数组合的柔性焊点,获取了16组应力数据并进行了方差分析.结果表明,焊点内最大应力应变随1号柔性层厚度和2号柔性层厚度的增加而减小;在置信度99%时,下焊盘直径和上焊盘直径对应力具有高度显著影响,在置信度95%时,1号柔性层厚度和2号柔性层厚度对应力具有显著影响;各因素对应力影响排序为:下焊盘直径影响最大,其次是上焊盘直径,再次是1号柔性层厚度,最后是2号柔性层厚度.

焊球植球凸块工艺的可靠性研究

焊球植球是一种最具潜力的低成本倒装芯片凸块制作工艺。采用焊球植球工艺制作的晶圆级芯片尺寸封装芯片的凸块与芯片表面连接的可靠性问题是此类封装技术研究的重点。为此,参考JEDEC关于电子封装相关标准,建立了检验由焊球植球工艺生产的晶圆级芯片尺寸封装芯片凸块与芯片连接及凸块本身是否可靠的可靠性测试方法与判断标准。由焊球植球工艺生产的晶圆级芯片尺寸封装芯片,分别采用高温存储、热循环和多次回流进行试验,然后利用扫描电子显微镜检查芯片上凸块剖面的凸块下金属层分布和测试凸块推力大小来验证凸块的可靠性。试验数据表明焊球植球工艺生产的晶圆级芯片尺寸封装芯片具有高的封装连接可靠性。