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釐清翹曲程度 IC SMT早夭異常迎刃而解

文‧莊家豪 發布日期:2019/10/13 關鍵字:Warpage表面黏著技術先進製程宜特PCBCTE

進行IC設計時,最怕就是IC晶片本身品質沒問題,但是當IC上板SMT後,卻過不了後續的驗證,目前時常看到許多IC設計業者遇到這樣的問題;而近期最多的莫過於是上板後的翹曲(Warpage)問題,導致後續可靠度發現早夭,嚴重甚至須將產品退回到最初的IC設計階段,曠日廢時。

為什麼翹曲導致後續可靠度問題,近期發生頻率這麼高呢?主要原因來自於越來越多廠商,在開發先進製程的晶片;而先進製程晶片,是由非常多不同材質、不同功能的晶片堆疊起來。例如MCM多晶片模組、系統級封裝與Fan-in/Fan-out等,這樣的元件使用的材料相當複雜且多元,堆疊在一起時,因材質本身熱膨脹係數不同(CTE)就會產生翹曲(圖1)。

除了晶片元件本身會發生翹曲外,晶片透過表面黏著技術(SMT)結合到電路板時,因晶片與電路板CTE不同,翹曲的狀況就會加劇。而當翹曲超過一定的幅度,就會造成SMT的焊接品質不良,也影響後續的可靠度測試結果。也因此,如何妥善安排這些溫度特性不同的材料依序堆疊,在加熱與散熱時不會互相影響,是相當嚴苛的技術挑戰。

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