目前,模板印刷技术的最小间距被限制在150 ~ 200 m。电镀技术以超细间距和宽凸点尺寸范围增加互连密度而最受欢迎。电镀技术的间距可以小到40微米.对于高I/O和高功率芯片,各种半导体的国际半导体路线图预测,倒装芯片技术中常用的凸点间距将从2002年的160m减少到2010年的90m和2016年的70m。
电镀工艺中凸点的高度均匀性在1微米以内.这意味着从模版材料的厚度和激光切割的精度,以及模版开口处残留的主要锡膏残渣两个方面来看,在smt芯片打样或加工过程中,电镀技术可以达到比模版印刷更好的均匀性。这里的典型变化在7微米的范围内.
根据凸块高度均匀性等失效标准的确定,电镀技术的效率损失在10-6或更小的范围内,这比通过模版印刷获得的效率损失好得多。因此,当效率的损失使得模板印刷对这些芯片没有竞争力时,电镀技术可能是一个低成本高价值大尺寸集成电路技术。
电镀技术的凸点下金属化工艺包括在整个晶片表面均匀溅射Ti/W/Cu层,并通过金属板印刷工艺确定凸点焊盘。额外的铜层被电镀,并且在smt回流焊接工艺和形成金属间化合物的热应力阶段期间,电镀由焊料部分完成。也就是说,焊料金属通过电化学方法从基于甲磺酸的溶液中沉积。因为电镀工艺的处理时间取决于凸块高度,与焊膏模板印刷工艺相反,电镀工艺被限制在较小的凸块高度。在剥离电镀掩模之后,通过蚀刻去除Ti/W/Cu UBM层。沉积在晶片上的焊料回流以形成球形凸块,随后进行清洗步骤以去除有机残留物。
通过对几种无铅焊料的应用和深入研究,SnPb焊料较好的替代品是SnAg3.5焊料。据边肖中研电子有限公司所知,这种焊料有一些特殊的性能。由于高标准电极的电位差,银比锡更容易沉积。因此,需要银离子的强络合剂来防止其优先沉淀。
根据SnPb两相图,焊料成分的微小偏差不会对熔点产生很大影响。因此,SnAg焊料的条件更为关键。即使在共晶焊料的成分中加入少量的银(3.5%),也会导致熔点的大幅上升。此外,研究表明,当银含量为4%时,Ag3sn金属间化合物在大电镀体中的生长更高,这对互连的可靠性是一个严重的问题。就电镀而言,在电镀低共晶SnAg3.5焊料时,需要严格控制电镀液的成分和使用的合金。另一方面,当凸块下金属化过程中的电镀铜部分溶解在SnAg焊料中时,已经通过回流焊接的凸块构成SnAgCu合金,并且会受到回流温度的影响。
与SnPb焊料相比,SnAg焊料增加了镀铜基板的消耗。因此,有必要为电镀铜提供合适的厚度。在smt安装工艺成本方面,SnPb焊料和SnAg焊料之间没有显著差异。hfy
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