合明科技：芯片封裝之SIP、POP、IGBT水基清洗工藝技術(shù)淺析

關(guān)鍵詞導(dǎo)讀：

SIP系統(tǒng)級(jí)芯片封裝、POP堆疊芯片組裝、IGBT功率半導(dǎo)體模塊、精密電子封裝、水基清洗技術(shù)

前言

SIP系統(tǒng)級(jí)芯片封裝、POP堆疊芯片組裝、IGBT功率半導(dǎo)體模塊工藝制程中，需要用到錫膏、焊膏進(jìn)行精密的焊接制程，自然在焊接后會(huì)存留下錫膏和焊膏的助焊劑殘留物，為了保證器件和組件的電器功能和可靠性技術(shù)要求，須將這些助焊劑殘留徹底清除。此類制程非常成熟，也非常有必要。水基清洗在業(yè)內(nèi)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，取代原來(lái)熟知的溶劑型清洗方式，從而獲得了安全、環(huán)保、清潔的工作環(huán)境等等。與溶劑型清洗劑清洗精密組件和器件不同，水基清洗劑在業(yè)內(nèi)的認(rèn)知度還不是很高，掌握度還不是很到位，在此為了給大家提供更好的參考，列舉了水基清洗制程所需要考慮的幾方面重要因素

一、SIP、POP或IGBT精密器件所需要的潔凈度技術(shù)指標(biāo)

首先要關(guān)注到所生產(chǎn)的SIP、POP或IGBT精密器件所需要的潔凈度技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)潔凈度的要求來(lái)做清洗的工藝選擇。所從事的產(chǎn)品類別不同，應(yīng)用場(chǎng)景不同，使用條件和環(huán)境不同，對(duì)器件潔凈度的要求也有所不同，根據(jù)器件的各項(xiàng)技術(shù)要求來(lái)決定潔凈度指標(biāo)。包括外觀污染物殘留允許量和表面離子污染度指標(biāo)水平，才能準(zhǔn)確定義器件工藝制程中所要達(dá)到的潔凈度要求。避免可能的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)離子遷移失效現(xiàn)象。

二、器件制程工藝所存在的污染物

既然是要清洗制程中的污染物，就需要關(guān)注器件制程工藝所存在的污染物，比如：焊膏殘留、錫膏殘留等其他的污染物，評(píng)價(jià)污染物對(duì)器件造成可靠性的影響，比如：電化學(xué)腐蝕，化學(xué)離子遷移和金屬遷移等等，這樣就能對(duì)所有污染物做一個(gè)全面的認(rèn)知，確定哪些污染物需要通過(guò)清洗的方式去除，從而保障器件的最終技術(shù)要求。污染物可清洗性決定了清洗工藝和設(shè)備選擇，免洗錫膏還是水溶性錫膏，錫膏的類型不同，殘留物的可清洗性特征也不同，清洗的工藝方式和清洗劑的選擇也隨之不同。識(shí)別和確定SIP、POP、IGBT工藝制程中污染物是做好清洗的重要前提。

三、水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。通常會(huì)選用批量式清洗工藝和通過(guò)式清洗工藝。批量式清洗工藝比較適合產(chǎn)量不太穩(wěn)定，時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)大時(shí)小，品種變化比較多，這樣有利于根據(jù)生產(chǎn)線流量配置進(jìn)行靈活操作，降低設(shè)備的消耗和清洗劑的消耗，降低成本而達(dá)到工藝技術(shù)要求。通過(guò)式清洗工藝往往適合產(chǎn)量穩(wěn)定，批量大，能夠連續(xù)不斷的進(jìn)行清洗流量的安排，實(shí)現(xiàn)高速高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)，保證清洗質(zhì)量。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式和器件材料承受物理力的耐受程度，選擇超聲波工藝方式或噴淋工藝方式。

四、水基清洗劑類型品種和特征的選擇

針對(duì)擁有的設(shè)備工藝條件和器件潔凈度指標(biāo)要求，選擇合適的水基清洗劑是我們要考慮的重點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，水基清洗劑具有很好的安全特征，不可燃，不易揮發(fā)，環(huán)保特征滿足歐盟REACH環(huán)境物資規(guī)范要求，達(dá)到對(duì)大氣人體的安全保障。在此之外，根據(jù)工藝，設(shè)備條件，所使用的水基清洗劑需要能夠徹底干凈地去除殘留物，同時(shí)又能保證在SIP、POP、IGBT組件上所有的金屬材料、化學(xué)材料、非金屬材料等物資兼容性要求。用一句通俗的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，既要把污染物清洗干凈，又要保證物質(zhì)材料的安全性，無(wú)腐蝕，無(wú)變色，完全符合器件功能特性要求。

五、小結(jié)

SIP、POP、IGBT水基清洗所需要考慮的因素還有許多，具體的工藝參數(shù)和選擇涉及面廣且技術(shù)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，在此僅對(duì)最重要的部分做簡(jiǎn)要闡述，供業(yè)內(nèi)人士參考。

【芯片封裝小知識(shí)】

SIP封裝

SIP封裝是將多種功能芯片，包括處理器、存儲(chǔ)器等功能芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本完整的功能。與SOC相對(duì)應(yīng)。不同的是系統(tǒng)級(jí)封裝是采用不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，而SOC則是高度集成的芯片產(chǎn)品。從封裝發(fā)展的角度來(lái)看，SIP是SOC封裝實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

封裝疊裝(PoP)

隨著移動(dòng)消費(fèi)型電了產(chǎn)品對(duì)于小型化、功能集成和大存儲(chǔ)空問(wèn)的要求的進(jìn)一步提高，元器件的小型化高密度封裝形式也越來(lái)越多。如MCM,  SiP(系統(tǒng)封裝)，倒裝片等應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。而PoP CPackage on Package)堆疊裝配技術(shù)的出現(xiàn)更加模糊了一級(jí)封裝和二級(jí)裝配之問(wèn)的界限，在大大提高邏輯運(yùn)算功能和存儲(chǔ)空問(wèn)的同時(shí)，也為終端用戶提供了只有選擇器件組合的可能，同時(shí)生產(chǎn)成本也得到更有效的控制。

PoP在解決集成復(fù)雜邏輯和存儲(chǔ)器件方面是一種新興的、成本最低的3D封裝解決方案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以利用PoP開(kāi)發(fā)新的器件外、集成更多的半導(dǎo)體，并且可以通過(guò)由堆疊帶來(lái)的封裝體積優(yōu)勢(shì)保持甚至減小母板的尺寸。PoP封裝的主要作用是在底層封裝中集成高密度的數(shù)字或者混合信號(hào)邏輯器件，在頂層封裝中集成高密度或者組合存儲(chǔ)器件。