适用于细间距薄芯片应用的激光焊接加压方法

作者:Laserssel公司总经理:Denis Barbini 博士

新罕布什尔州,多佛,Laserssel公司—在半导体和表面贴装工业中,一种新的形成坚固、高成品率和低成本电子互连的焊接方法被成功地测试和证明。这是在一个在线的大规模制造环境中完成的。该应用包括一个70 μm厚的芯片,一个40 μm的铜柱和25 μm的SnAg盖。PCB厚度为350±20 μm,系统总厚度为±460 μm。为这种应用和类似的应用开发焊接工艺时,需要考虑元件和焊盘的适当接合。在一个稳健的焊接过程中,翘曲、尺寸变化、适当接触以及焊接参数对实现可靠、一致的互连是至关重要的。

Laserssel开发了一种方法,利用其新颖的大面积激光回流焊接技术和加压技术,可确保可重复的焊接工艺,从而使终端用户能够有效地产生可靠、高成品率的互连。在本案例研究中,开发了两种方法来描述加压对成品率的影响。PCB和芯片尺寸见表1。

研究了利用大面积激光同时焊接30个芯片的焊接工艺。典型的大面积激光焊接工艺包括在限定面积上1~10秒的曝光时间。该应用要求焊接三个不同的区域。此应用的总加工时间约为24秒。开发了独立的焊接工艺。其中一种焊接工艺在30个芯片上施加压力,而另一种焊接工艺没有施加压力。

通过在限定的焊接面积上使用可控的石英板,产生伴随而来的压力,如图1所示。

给定的芯片和印制电路板尺寸,最大偏差小于15 μm,包括任何芯片翘曲,以形成一致的互连。结果表明,焊接后压力对系统高度有一定的影响。在没有压力的情况下,六个芯片的最大高度偏差为28 μm,而在有压力的情况下,六个芯片的最大高度偏差为10 μm。如图2所示。

在没有压力的情况下,由于芯片翘曲而导致的28 μm的系统高度偏差是普遍现象,如图3所示。

总之,对于特定的应用,使用加压可以使终端用户消除芯片翘曲,从而实现强健、可重复的高成品率焊接工艺。

Denis Barbini 博士,总经理

Laserssel, US Headquarters, 49 High Ridge, Dover, NH 03820

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