杰爾系統突破性封裝新材料克服無(wú)鉛障礙

　　杰爾系統((杰爾系統 Systems, NYSE: AGR.A, AGR.B)日前宣布，該公司的工程師已經(jīng)找到了半導體封裝材料成分的新組合，使半導體行業(yè)能夠成功地實(shí)現無(wú)鉛封裝。該公司創(chuàng )新的方法可在封裝過(guò)程中去除鉛，并消除了在推出無(wú)鉛封裝產(chǎn)品時(shí)存在的潛在缺陷。

　　杰爾系統的半導體封裝新技術(shù)可提高芯片的可靠性和性能，并完全去除目前在芯片中廣泛使用的有害成分-鉛。雖然歐盟強制使用無(wú)鉛半導體封裝至今僅有一年的時(shí)間，但這項限制未來(lái)將會(huì )被推廣至全世界的每種半導體封裝，這將影響到總市值達1660億美元的半導體產(chǎn)業(yè)中之數萬(wàn)億顆芯片。每家制造或使用芯片的電子產(chǎn)品廠(chǎng)商都正努力尋找適合的的材料組合，以使其產(chǎn)品能銷(xiāo)售至歐洲以及其它制定類(lèi)似法律的國家。杰爾系統此項研究成果即解決了工藝變更中時(shí)遇到的各種潛在問(wèn)題。

　　與業(yè)界大多數廠(chǎng)商一樣，杰爾系統致力于研究正確的封裝材料組合，希望借此制造出可靠的無(wú)鉛產(chǎn)品。杰爾系統的發(fā)現主要歸功于其在出貨前評估產(chǎn)品品質(zhì)時(shí)，充分考慮到了客戶(hù)的需求。

　　目前，大多數芯片封裝都會(huì )在銅金屬上覆蓋一層錫與鉛材料。在封裝行業(yè)向無(wú)鉛封裝轉移時(shí)時(shí)，許多封裝將僅在銅表面覆上一層錫，并且通過(guò)電子設備制造商以遠高于封裝內部鉛材料熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行生產(chǎn)。杰爾系統的研究成果顯示：銅上覆錫的封裝能通過(guò)現今許多專(zhuān)為含鉛組件所制定之產(chǎn)業(yè)標準測試。然而，當以客戶(hù)的角度來(lái)使用這些組件時(shí)，杰爾系統發(fā)現在量產(chǎn)銅上覆錫的封裝時(shí)會(huì )形成 “錫須”，從而導致電子短路或斷線(xiàn)，并造成其它系統錯誤。

　　JEDEC固態(tài)科技協(xié)會(huì )的三項測試加上美國國家電子制造業(yè)創(chuàng )進(jìn)會(huì )（MEMI, National Electronics Manufacturing Initiative）的技術(shù)指南，能更有效率地過(guò)濾出錫須。在三項測試中有兩項測試顯示出，在銅上覆霧錫(matte-tin)與銅上覆鎳底霧錫(nickel undercoated matte-tin)這兩種材料組合之間并沒(méi)有明顯的不同。杰爾系統的第三項測試結果則顯示在銅與錫層之間加入一層鎳，在客戶(hù)的現實(shí)生產(chǎn)環(huán)境中將產(chǎn)生大幅改進(jìn)的效果。

“錫須”問(wèn)題

　　杰爾系統在生產(chǎn)無(wú)鉛封裝時(shí)，曾運用不同的鍍錫工藝來(lái)評估多種半導體封裝技術(shù)。杰爾系統發(fā)現以錫取代鉛作為金屬電鍍材料時(shí)，在經(jīng)過(guò)無(wú)鉛組裝制程后在半導體封裝上會(huì )長(cháng)成 “錫須”。由于錫須的長(cháng)度足以造成短路，并導致電子系統產(chǎn)生故障，進(jìn)而演變成一項嚴重的問(wèn)題。為解決這項問(wèn)題，杰爾系統在錫與銅組件層之間加入一層鎳，結果發(fā)現能抑制錫須的成長(cháng)。杰爾系統已將這方面的研究結果整理成一份白皮書(shū)，發(fā)表正在公司網(wǎng)站上(www.agere.com).

　　杰爾系統封裝與互連技術(shù)部門(mén)總監Melissa Grupen-Shemansky博士表示：”我們發(fā)布此項發(fā)現，是希望半導體行業(yè)能借鑒我們的方法，以避免在采用銅與錫金屬封裝技術(shù)時(shí)所遭遇的問(wèn)題。我們運用科學(xué)的方法長(cháng)時(shí)間測試多種選項，結果發(fā)現杰爾系統的錫-鎳-銅組合能解決在高溫、高濕度儲存環(huán)境所產(chǎn)生的錫須問(wèn)題?！?/P>

　　NEMI錫須測試小組與杰爾系統合作進(jìn)行了一項獨立研究，其初步結果發(fā)現，在商業(yè)化量產(chǎn)組件的銅上覆錫封裝上產(chǎn)生許多錫須，NEMI預計將在2005年發(fā)布其研究結果。

　　在電子系統中，微芯片通常是運用一層塑料或陶瓷外層作為保護，也就是所謂的封裝。芯片封裝提供三大主要功能：保護芯片免于受到外界的破壞、支持電子連結以及散熱。直到現在，許多封裝的外層通常會(huì )覆有金屬針腳，將錫鉛電鍍芯片連結至電路板，以便使能有效且可靠的將焊錫連結至系統電路板。將鉛加入金屬電鍍合金能有效抑制錫成長(cháng)或造成 “錫須”現象。錫須長(cháng)成的原因是一種壓力釋放的機制，長(cháng)成的錫須長(cháng)度達到一定上限時(shí)就會(huì )影響電子聯(lián)機，進(jìn)而造成微芯片的故障。

　　許多企業(yè)在轉移至無(wú)鉛封裝時(shí)運用錫或銅的組合。然而，當計算機設備供貨商在面臨特定的組裝狀況下，進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的可靠度研究時(shí)即發(fā)現運用錫-銅的材料組合往往會(huì )長(cháng)成錫須。杰爾系統在評估多家封裝廠(chǎng)商的樣本時(shí)，發(fā)現這些解決方案無(wú)法滿(mǎn)足電子產(chǎn)業(yè)在確保長(cháng)期可靠度的應用需求。杰爾系統的研究結果則顯示出錫-鎳-銅的組合是一項可靠的替代方案。