半導體芯片微間距焊接“黑科技”

導 讀

隨著(zhù)芯片尺寸的不斷減小以及諸如Mini/Micro LED 新型顯示技術(shù)的快速發(fā)展，封裝正向著(zhù)“短小輕薄”的方向發(fā)展。在這個(gè)過(guò)程中整個(gè)封裝產(chǎn)業(yè)都或多或少的遇到了這樣或是那樣的問(wèn)題，封裝焊料領(lǐng)域在這個(gè)過(guò)程中也遇到了巨大的挑戰。深圳福英達依托獨特的超微制粉技術(shù)，用“7號粉、8號粉、9號粉、甚至10號粉”錫膏、錫膠應用產(chǎn)品創(chuàng )新性地應對市場(chǎng)挑戰：

1、市場(chǎng)挑戰

首先是尺寸微縮問(wèn)題 

以Mini/Micro LED顯示為例，對于100um x 200 um 的Mini LED芯片，由于焊盤(pán)尺寸限制，必須選擇Type 7 (2-11um)的焊接材料；對于75um x 130um的MiniLED芯片，同樣是由于焊盤(pán)尺寸限制，必須選擇 Type8 (2-8um)及以上的焊接材料。

如若不然，則無(wú)法滿(mǎn)足焊接所需最小的焊料量，進(jìn)而導致死燈、脫落等焊接不良現象。（芯片/焊盤(pán)尺寸、不同粒徑錫膏點(diǎn)含錫量見(jiàn)下圖）

再以基板與驅動(dòng)IC間的FPC（柔性印刷電路板）連接為例，通常人們采用導電膠膜（ACF）對其進(jìn)行連接。而目前一些FPC已經(jīng)到達20um以?xún)鹊木€(xiàn)寬和線(xiàn)距（如下圖所示）。ACF內導電粒子一般為5um以上的表面鍍金的有機材料球，由于線(xiàn)距接近3倍導電球直徑（3x5um=15um），易發(fā)生短路等可靠性問(wèn)題。作為替代方案，如若用超微錫膏、錫膠、各向異性導電錫膠進(jìn)行冶金連接，此時(shí)則必須選用Type 9 (1-5um) 或 Type 10 (1-3um)的焊接材料。

其次是良率和可靠性問(wèn)題 

眾所周知，無(wú)論是Mini LED 還是 MicroLED都需要大量的LED燈珠，少則幾百萬(wàn)多則上千萬(wàn)。對如此多燈珠進(jìn)行連接需要足夠高的良率和可靠性。對于焊接材料來(lái)講，首先必須保證合金焊粉的粒徑集中，超過(guò)范圍的焊粉將導致焊接不良或短路；其次必須保證合金粉末在焊接材料中足夠分散不聚集，分散不良的焊接材料直接引起短路，將導致大量死燈；第三，要保證對焊接材料含氧量的控制，由于焊料粉末的粒徑尺寸大幅度降低，其表面積大大增加，其表面氧含量及氧化膜的結構狀態(tài)很難控制，含氧量過(guò)高或局部含氧量過(guò)高將導致可靠性問(wèn)題；第四，要保證助焊劑性能匹配，需要足夠活性將超微粉末的氧化物去除同時(shí)殘留物對焊盤(pán)無(wú)腐蝕，不適當的助焊劑將導致死燈、焊接不良或腐蝕等可靠性問(wèn)題。

再者是連接強度問(wèn)題 

以FPC連接為例，隨著(zhù)芯片集成度的日益升高，留給ACF進(jìn)行粘結的面積將越來(lái)越小，有些基板可供ACF粘結的寬度降到了200um以下。眾所周知ACF粘結需要一定的粘結面積，而越來(lái)越小的可粘結面積嚴重影響了連接的可靠性。

2、福英達解決方案

作為一家以微電子與半導體超微焊接為主要市場(chǎng)的深圳市福英達工業(yè)技術(shù)有限公司，始終堅持自主研發(fā)，始終保持走在市場(chǎng)和技術(shù)的前端。針對上述在微間距焊接領(lǐng)域出現的挑戰，深圳福英達依托獨特的超微制粉技術(shù)和專(zhuān)業(yè)的科研團隊為業(yè)界提供專(zhuān)業(yè)、可靠的解決方案：

應對尺寸微型化挑戰：

深圳福英達對超微焊料的研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)在整個(gè)焊料領(lǐng)域可謂當仁不讓。深圳福英達已于2014年率先推出Type7 (2-11um) 系列焊料，于2020年推出 Type8 (2-8um)錫膏、錫膠產(chǎn)品，成為目前市場(chǎng)上一款真正商用化了的Type8錫膏產(chǎn)品，并已在某些國際知名公司商用。同時(shí)深圳福英達T9(1-5um)、T10(1-3um)錫膏、錫膠、各向異性導電膠產(chǎn)品也處于最終驗證階段，超微焊料整體進(jìn)度遙遙領(lǐng)先市場(chǎng)。

應對良率和可靠性挑戰：

為提高良率和可靠性，進(jìn)而適用對良率要求極高的微間距封裝市場(chǎng)，深圳福英達做了大量的理論和實(shí)踐工作。首先，深圳福英達先進(jìn)的制粉技術(shù)保證了超微合金焊料粒徑高度集中，球形度達到100%；其次，深圳福英達經(jīng)大量科學(xué)研究，使合金焊粉在錫膏、錫膠中均勻分散不聚集；第三，通過(guò)制程控制、合金粒徑控制，粉末顆粒Coating處理，達到對焊料含氧量的精準控制；

應對連接強度挑戰-強度提升30%：

以FPC連接為例，與ACF不同，深圳福英達錫膏、錫膠、各向異性導電膠產(chǎn)品均為冶金連接。實(shí)驗證明，在相同工藝條件下，深圳福英達錫膠、各向異性導電膠對FPC進(jìn)行連接的強度比ACF提升30%以上，并且可快速實(shí)現比ACF更小尺寸的連接面積工藝。

深圳市福英達工業(yè)技術(shù)有限公司始終致力于為微電子與半導體微間距焊接領(lǐng)域客戶(hù)提供領(lǐng)先市場(chǎng)的、可靠的、合適的技術(shù)與產(chǎn)品。

適用范圍：

超微錫膏、錫膠、各向異性導電錫膠適用于Mini LED 、Micro LED、SiP等微間距芯片焊接領(lǐng)域及驅動(dòng)IC與基板（如COG、FOG、FOB、FOF、COF、COB等）的導電連接等眾多領(lǐng)域。

深圳福英達是一家集錫膏、錫膠及超微合金焊粉產(chǎn)、銷(xiāo)、研與服務(wù)于一體的綜合型錫膏供應商，產(chǎn)品涵蓋超微無(wú)鉛錫膏，高/低溫錫膏，固晶錫膏，金錫錫膏等產(chǎn)品，擁有從合金焊粉到應用產(chǎn)品的完整產(chǎn)品線(xiàn)，可制造T2-T10全尺寸超微合金焊粉的電子級封裝材料制造商，是工信部焊錫粉標準制定主導單位。