5 表面安装考虑
圆片级封装是与标准的表面安装技术兼容的。因此,0.75~0.8mm节距的WLP产品迅速被人们所接受,并在全球获得应用。而0.5mm节距的IC在1999年已进人大批量生产,通过OEM(委托加工商)也迅速为人们接受。合同制造商正在工厂中推广组装诀窍。
同任何其它新型封装产品一样,组装工艺必须围绕着WLP产品进行优化。这不仅对以圆片供货的WLP来说是正确的,而且对分离的WLP产品也是如此,因为结构的改变可能会引入不同的失效机理和失效发生时间。为了说明组装工艺和封装结构的变化是怎样影响电路板级可靠性的,表2列出了薄膜再分布WLP的几种参数及其比较结果。
6 WLP可靠性
在评价一种新型圆片级封装工艺时,制造厂商应向用户提供一定的可靠性信息,如果没有,那么由用户提出要求。例如,应当对最普通的焊接失效机理进行试验。焊料疲劳、腐蚀、电迁移等是焊接的最普通的失效机理。
也应向用户提供试验条件的详尽信息。对于这些试验条件,不同的应用、甚至相同的应用也有不同的姜求。例如,对蜂窝电话热循环,一种用户要求为-40℃~125℃、500次循环;而另一种用户
的要求可能为0~100℃、800次循环。与此相似,对DRAM-SRAM要求可能是-40℃~100℃、600~1000次循环。
失效判据必须被确定(即在给定时间期间内电阻值增加20%)。
22、45和77个/元件是统计上有重要意义的取样数量,随着取样数的增加,统计分析的置信度就增高。较少的采样数量可以用来预计初期的可靠性情况,但不能用来预计整体的可靠性性能。
不应当把热冲出与热循环试验混同起来。在单室热循环试验中的温度变化率应不超过10℃~15℃/min。热循环试验会导致产生与时间相关的焊接点蠕变失效,此失效模式与应力场失效相同。甚至在温度变化梯度不超过5℃/lmin的应用场合,温度变化引起的失效仍与应力场失效机理相似。相反,热冲击试验是不同结构封装和失效模式开发的。20~25℃/min的温度冲击会导致在焊料连接点产生与时间相关的弹性及塑性形变,这种试验会引起早期失效。不主张将热冲击试验用于WLP、CSP和球栅阵列封装。
封装级和电路板级试验都必须进行,以便找出在封装级试验中不能暴露的失效机理。
关于温度循环数据的专门报道包括维泊尔曲线图(图5)或常规对数曲线图。因为终端用户需要了解的不仅是失效元件总数,而且还要知道失效的最初开始情况、封装失效的累积速率及曲线斜率等,这一点非常重要。失效机理的一致性是最有用的数据部分,它有助于系统综合设计者预计-种产品可能具有的可靠性系数(表3)。
7 WLP的发展方向
除了努力降低成本之外,下一代WLPT工艺的焦点仍将继续集中在提高其可靠性上,以便将WLP扩展用于更大的IC上。其它工艺技术包括使用替代合金焊料,如无铅或高铅焊球;薄形封装,像薄形PC卡;开发与中300mm圆片相适应的WLP212艺技术开发与铜布线和低K介质工艺兼容的封装工艺;开发具有经受更大电流和更高温度能力的WLP等。WLBI技术也将用于高性能存储器。
8 结论
把半导体芯片和WLP封装结合起来设计,对WLP器件的布局无疑会带来好处,并可改善器件性能。在WLP中,由于圆片上的所有器件的封装步骤都是同时进行的,成批加工可降低封装成本。
WLP的成本与IC成本成比例,也和圆片尺寸有关,但和器件的I/O数无关。随着圆片上制作的器件数的增多,封装成本成比例下降。受系统OEM的推动,WLP将继续向着更小、更薄、更多功能的方向发展。