SiP：用于评估材料组性能的测试封装结构
摘要 本文介绍了用于SiP器件制造的一组材料,该组材料在经过260℃回流后性能仍可达到JEDEC3级标准的规定。
测试用芯片结构和组装用材料
为了模拟半导体厂商实际使用的封装情况,测试用SiP芯片内包含有一个5×5 mm的倒装芯片、12个0402仿真元件和37个0201仿真元件。这些元件都封装在0.22 mm厚的BT多层基板上,基板上覆盖Taiyo 4000（AUS-5）型阻焊膜。组装过程采用免清洗的粘性助焊剂和无铅（95 Sn/5 Sb）焊膏,该种焊膏与所使用免清洗助焊剂的成分相同。使用该封装结构顺序测试了模塑化合物（这里分别称之为模塑化合物A、B和C）,并分别配合使用0.8 mm厚的两种下填料（称之为下填料A和B）。下填料A的填充物比例比较低,并作了其他调整来改善其流动性能,而下填料B的成分也作了特殊设计,目的是降低其弹性模量值并增强与氮化硅钝化层的粘附性。不过这两种情况都是以提高热膨胀系数（CTE）为代价的。
测试流程
焊膏是通过丝网印刷方法涂覆的,印刷的钢板采用激光切割,电解抛光5 mil厚的不锈钢板制成,钢板上图形孔与焊盘的比例为1:1。丝网印刷装置采用200mm的不锈钢刮刀,进行印刷操作时刮刀与钢板成45°角,行进速度为25 mm/sec。再流工艺则通过Soltec公司的XPM2型回流炉实现。
需要封装的元件首先在125℃下前烘一个小时,倒装芯片与基板之间的下填料通过手工涂胶完成,然后对封装结构用氩等离子体清洗。之后进行模塑、分离成单个单元,再通过声扫描显微镜检查分层情况。通过检测后根据JEDEC3J标准的要求,在温度30℃、相对湿度60℃的条件下湿浸192小时。完成湿浸后进入再流工艺,在260℃下回流三次,随后再次检查分层情况。前面所介绍的两种下填料和三种模塑化合物之间两两组合顺次完成所有这些工艺和测试。
