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半导体芯片微间距焊接“黑科技”
工业制造 | 2022-03-22 10:23:24    阅读:106   发布文章

导 读

随着芯片尺寸的不断减小以及诸如Mini/Micro LED 新型显示技术的快速发展,封装正向着“短小轻薄”的方向发展。在这个过程中整个封装产业都或多或少的遇到了这样或是那样的问题,封装焊料领域在这个过程中也遇到了巨大的挑战。深圳福英达依托独特的超微制粉技术,用“7号粉、8号粉、9号粉、甚至10号粉”锡膏、锡胶应用产品创新性地应对市场挑战:

1、市场挑战

首先是尺寸微缩问题 

以Mini/Micro LED显示为例,对于100um x 200 um 的Mini LED芯片,由于焊盘尺寸限制,必须选择Type 7 (2-11um)的焊接材料;对于75um x 130um的MiniLED芯片,同样是由于焊盘尺寸限制,必须选择 Type8 (2-8um)及以上的焊接材料。

如若不然,则无法满足焊接所需最小的焊料量,进而导致死灯、脱落等焊接不良现象。(芯片/焊盘尺寸、不同粒径锡膏点含锡量见下图)

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再以基板与驱动IC间的FPC(柔性印刷电路板)连接为例,通常人们采用导电胶膜(ACF)对其进行连接。而目前一些FPC已经到达20um以内的线宽和线距(如下图所示)。ACF内导电粒子一般为5um以上的表面镀金的有机材料球,由于线距接近3倍导电球直径(3x5um=15um),易发生短路等可靠性问题。作为替代方案,如若用超微锡膏、锡胶、各向异性导电锡胶进行冶金连接,此时则必须选用Type 9 (1-5um) 或 Type 10 (1-3um)的焊接材料。

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其次是良率和可靠性问题 

 

众所周知,无论是Mini LED 还是 MicroLED都需要大量的LED灯珠,少则几百万多则上千万。对如此多灯珠进行连接需要足够高的良率和可靠性。对于焊接材料来讲,首先必须保证合金焊粉的粒径集中,超过范围的焊粉将导致焊接不良或短路;其次必须保证合金粉末在焊接材料中足够分散不聚集,分散不良的焊接材料直接引起短路,将导致大量死灯;第三,要保证对焊接材料含氧量的控制,由于焊料粉末的粒径尺寸大幅度降低,其表面积大大增加,其表面氧含量及氧化膜的结构状态很难控制,含氧量过高或局部含氧量过高将导致可靠性问题;第四,要保证助焊剂性能匹配,需要足够活性将超微粉末的氧化物去除同时残留物对焊盘无腐蚀,不适当的助焊剂将导致死灯、焊接不良或腐蚀等可靠性问题。


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再者是连接强度问题 


以FPC连接为例,随着芯片集成度的日益升高,留给ACF进行粘结的面积将越来越小,有些基板可供ACF粘结的宽度降到了200um以下。众所周知ACF粘结需要一定的粘结面积,而越来越小的可粘结面积严重影响了连接的可靠性。


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2、福英达解决方案

作为一家以微电子与半导体超微焊接为主要市场的深圳市福英达工业技术有限公司,始终坚持自主研发,始终保持走在市场和技术的前端。针对上述在微间距焊接领域出现的挑战,深圳福英达依托独特的超微制粉技术和专业的科研团队为业界提供专业、可靠的解决方案:


应对尺寸微型化挑战:


深圳福英达对超微焊料的研发、生产技术在整个焊料领域可谓当仁不让。深圳福英达已于2014年率先推出Type7 (2-11um) 系列焊料,于2020年推出 Type8 (2-8um)锡膏、锡胶产品,成为目前市场上一款真正商用化了的Type8锡膏产品,并已在某些国际知名公司商用。同时深圳福英达T9(1-5um)、T10(1-3um)锡膏、锡胶、各向异性导电胶产品也处于最终验证阶段,超微焊料整体进度遥遥领先市场。


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应对良率和可靠性挑战:


为提高良率和可靠性,进而适用对良率要求极高的微间距封装市场,深圳福英达做了大量的理论和实践工作。首先,深圳福英达先进的制粉技术保证了超微合金焊料粒径高度集中,球形度达到100%;其次,深圳福英达经大量科学研究,使合金焊粉在锡膏、锡胶中均匀分散不聚集;第三,通过制程控制、合金粒径控制,粉末颗粒Coating处理,达到对焊料含氧量的精准控制;

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应对连接强度挑战-强度提升30%:


以FPC连接为例,与ACF不同,深圳福英达锡膏、锡胶、各向异性导电胶产品均为冶金连接。实验证明,在相同工艺条件下,深圳福英达锡胶、各向异性导电胶对FPC进行连接的强度比ACF提升30%以上,并且可快速实现比ACF更小尺寸的连接面积工艺。


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深圳市福英达工业技术有限公司始终致力于为微电子与半导体微间距焊接领域客户提供领先市场的、可靠的、合适的技术与产品。


适用范围:

超微锡膏、锡胶、各向异性导电锡胶适用于Mini LED 、Micro LED、SiP等微间距芯片焊接领域及驱动IC与基板(如COG、FOG、FOB、FOF、COF、COB等)的导电连接等众多领域。

 

深圳福英达是一家集锡膏、锡胶及超微合金焊粉产、销、研与服务于一体的综合型锡膏供应商,产品涵盖超微无铅锡膏,高/低温锡膏,固晶锡膏,金锡锡膏等产品,拥有从合金焊粉到应用产品的完整产品线,可制造T2-T10全尺寸超微合金焊粉的电子级封装材料制造商,是工信部焊锡粉标准制定主导单位。


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