02

2022

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06

光電器件倒裝封裝

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光電器件倒裝封裝 ? ?一個(gè)不斷增長(cháng)的需求，包括光學(xué)器件，如激光器和微電子組件的高亮度 LED 對制造商提出了新的挑戰。 Finetech 設備專(zhuān)注于解決那些需要最高貼裝精度，精確的鍵合溫度，可控制的壓力變化的挑戰。 ? ?連接到其他線(xiàn)路板元件上的光學(xué)元件的保養以及校準的位置將對組裝后成品的產(chǎn)品生命周期起到?jīng)Q定性的作用（包括最佳的產(chǎn)品表現以及達到最高的可信度）。原始貼裝元件的準確度以及線(xiàn)路元件靈敏度的結合取決于設備的性能以及可控制度，保持產(chǎn)品生命周期的準確性取決于組裝原材料質(zhì)量的優(yōu)劣。 ? ?在倒裝芯片的高密度組裝中，使用焊料是一種比較流行的做法，AuSn 金錫焊料預植一直以來(lái)被用于無(wú)助焊劑的管殼封裝、芯片貼裝和熱沉貼裝。 現在 AuSn 焊料已經(jīng)成為用于倒裝芯片的精密光學(xué)芯片粘接材料的選擇。金錫有很多優(yōu)點(diǎn)在這個(gè)應用中 AuSn 焊料的優(yōu)點(diǎn) 無(wú)需助焊劑 不同于普通的焊料，Au/Sn 不需要助焊劑來(lái)清除表面的氧化層，省去助焊劑及助焊劑清除的步驟可以縮短組裝工藝流程這也避免因清除助焊劑殘留而導致的對光學(xué)組件的污染。 硬度 一旦熔化形成金錫合金，隨著(zhù)時(shí)間的推移也不會(huì )有形變、軟化的產(chǎn)生。 浸潤性 金錫材料可以與焊點(diǎn)形成強度高、均勻性好、無(wú)空洞的連接，而這恰恰是一些新型無(wú)鉛材料的缺點(diǎn)。 抗腐蝕性 Au/Sn 材料的抗腐蝕性較好，不需要額外的措施來(lái)輔助。 優(yōu)異的熱性能 Au/Sn 高的導熱率可以迅速將熱量帶走而不產(chǎn)生額外的壓力，這在高密度封裝中是一個(gè)重要問(wèn)題。 高的電導率 Au 高的電導率為大功率器件提供了低電阻連接。 長(cháng)期穩定性 當沉積在Ni，Pd 或 Pt 上時(shí)，金屬間化合物的生長(cháng)速率較低。 無(wú)鉛驗證 在無(wú)鉛要求產(chǎn)生的一大批不知名的無(wú)鉛焊料之前，AuSn 器件封裝已經(jīng)使用了數十年。 金錫規則 惰性氣體保護 在金錫焊接過(guò)程中，使用惰性氣體保護無(wú)需使用助焊劑也可以去除元件表面的氧化層。 Au-Sn 凸點(diǎn) 圖 1 為簡(jiǎn)化的 AuSn 相圖，顯示了在 278℃ 的共晶溫度下，包含質(zhì)量分數 80% 的 Au 以及質(zhì)量分數為 20% 的 Sn。圖 1 同樣說(shuō)?明在共晶比例之上，隨著(zhù) Au 含量的增加，熔點(diǎn)快速增加。 例如經(jīng)實(shí)驗，1% 的 Au 成分的增加，熔點(diǎn)會(huì )提高 30℃，這是 Au80-Sn20 bumping 的材料特性。一個(gè)成熟的凸點(diǎn)形成方法是電鍍一層厚的金層，再以一層薄的錫層覆蓋，兩者的比例要控制的合理。凸點(diǎn)回流得到共晶成分。 別的凸點(diǎn)形成方法包括在正確的比例黃金和錫層交替連續蒸發(fā)，回流具有合適組分的預成型錫球，印刷或噴射 AuSn 焊料膏，或采用單一的成分可控的金錫合金溶液進(jìn)行電鍍。 光電器件組裝工藝 光電器件組裝要求是對準位置、貼裝位置、鍵合溫度、壓力和時(shí)間的控制都有極高地精度控制能力，一臺優(yōu)秀的設備必須要有自動(dòng)控制這一切的能力。 結論 和別的焊料相較而言，金錫共晶焊料具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以更適合使用在封裝光電器件上，同時(shí)也需要和設備的能力和工藝工程緊密地結合在一起。一臺全自動(dòng)設備可以做到貼裝精度 5μm 左右。 ? ?

光電器件倒裝封裝

   一個(gè)不斷增長(cháng)的需求，包括光學(xué)器件，如激光器和微電子組件的高亮度 LED 對制造商提出了新的挑戰。 Finetech 設備專(zhuān)注于解決那些需要最高貼裝精度，精確的鍵合溫度，可控制的壓力變化的挑戰。

   連接到其他線(xiàn)路板元件上的光學(xué)元件的保養以及校準的位置將對組裝后成品的產(chǎn)品生命周期起到?jīng)Q定性的作用（包括最佳的產(chǎn)品表現以及達到最高的可信度）。原始貼裝元件的準確度以及線(xiàn)路元件靈敏度的結合取決于設備的性能以及可控制度，保持產(chǎn)品生命周期的準確性取決于組裝原材料質(zhì)量的優(yōu)劣。

   在倒裝芯片的高密度組裝中，使用焊料是一種比較流行的做法，AuSn 金錫焊料預植一直以來(lái)被用于無(wú)助焊劑的管殼封裝、芯片貼裝和熱沉貼裝。

現在 AuSn 焊料已經(jīng)成為用于倒裝芯片的精密光學(xué)芯片粘接材料的選擇。金錫有很多優(yōu)點(diǎn)在這個(gè)應用中

AuSn 焊料的優(yōu)點(diǎn)

  1. 無(wú)需助焊劑

不同于普通的焊料，Au/Sn 不需要助焊劑來(lái)清除表面的氧化層，省去助焊劑及助焊劑清除的步驟可以縮短組裝工藝流程這也避免因清除助焊劑殘留而導致的對光學(xué)組件的污染。

  1. 硬度

一旦熔化形成金錫合金，隨著(zhù)時(shí)間的推移也不會(huì )有形變、軟化的產(chǎn)生。

  1. 浸潤性

金錫材料可以與焊點(diǎn)形成強度高、均勻性好、無(wú)空洞的連接，而這恰恰是一些新型無(wú)鉛材料的缺點(diǎn)。

  1. 抗腐蝕性

Au/Sn 材料的抗腐蝕性較好，不需要額外的措施來(lái)輔助。

優(yōu)異的熱性能

Au/Sn 高的導熱率可以迅速將熱量帶走而不產(chǎn)生額外的壓力，這在高密度封裝中是一個(gè)重要問(wèn)題。

  1. 高的電導率

Au 高的電導率為大功率器件提供了低電阻連接。

  1. 長(cháng)期穩定性

當沉積在Ni，Pd 或 Pt 上時(shí)，金屬間化合物的生長(cháng)速率較低。

  1. 無(wú)鉛驗證

在無(wú)鉛要求產(chǎn)生的一大批不知名的無(wú)鉛焊料之前，AuSn 器件封裝已經(jīng)使用了數十年。

金錫規則

惰性氣體保護

在金錫焊接過(guò)程中，使用惰性氣體保護無(wú)需使用助焊劑也可以去除元件表面的氧化層。

Au-Sn 凸點(diǎn)

圖 1 為簡(jiǎn)化的 AuSn 相圖，顯示了在 278℃ 的共晶溫度下，包含質(zhì)量分數 80% 的 Au 以及質(zhì)量分數為 20% 的 Sn。圖 1 同樣說(shuō) 明在共晶比例之上，隨著(zhù) Au 含量的增加，熔點(diǎn)快速增加。

例如經(jīng)實(shí)驗，1% 的 Au 成分的增加，熔點(diǎn)會(huì )提高 30℃，這是 Au80-Sn20 bumping 的材料特性。一個(gè)成熟的凸點(diǎn)形成方法是電鍍一層厚的金層，再以一層薄的錫層覆蓋，兩者的比例要控制的合理。凸點(diǎn)回流得到共晶成分。

別的凸點(diǎn)形成方法包括在正確的比例黃金和錫層交替連續蒸發(fā)，回流具有合適組分的預成型錫球，印刷或噴射 AuSn 焊料膏，或采用單一的成分可控的金錫合金溶液進(jìn)行電鍍。

光電器件組裝工藝

光電器件組裝要求是對準位置、貼裝位置、鍵合溫度、壓力和時(shí)間的控制都有極高地精度控制能力，一臺優(yōu)秀的設備必須要有自動(dòng)控制這一切的能力。

結論

和別的焊料相較而言，金錫共晶焊料具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以更適合使用在封裝光電器件上，同時(shí)也需要和設備的能力和工藝工程緊密地結合在一起。一臺全自動(dòng)設備可以做到貼裝精度 5µm 左右。

 

 

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