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宜特推出 Warpage 翘曲量测服务,解决 IC 上板 SMT 空焊早夭现象

宜特推出 Warpage 翘曲量测服务,解决 IC 上板 SMT 空焊早夭现象

随着 MCM 多晶片模组、系统级封装与 Fan-in / Fan-out 等先进封装在市场上广被开发,但是这样的元件使用的材料相当複杂且多元,堆叠在一起时,却时常因材质本身热膨胀係数不同(CTE)产生翘曲(warpage)现象。为协助客户可以进一步釐清产品翘曲状况,避免失效,宜特推出翘曲量测服务,预计将可协助客户获得晶片与 PCB 的翘曲资讯,藉以改善与预防。

宜特指出,在宜特板阶可靠度(BLR)实验室遇到多起翘曲案例,例如在 IC 设计时,IC 晶片本身品质没问题,但是当 IC 上板 SMT 后,却过不了后续的验证。原因来自于上板后的翘曲问题,导致后续可靠度发现早夭,严重甚至须将产品退回到最初的 IC 设计阶段。

宜特进一步说明,除了晶片元件本身会发生翘曲外,晶片透过表面黏着技术(SMT)结合到电路板时,因晶片与电路板 CTE 不同,翘曲的状况就会加剧。而当翘曲超过一定的幅度,就会造成 SMT 的焊接品质不良,也影响后续的可靠度测试结果。

「如何妥善安排这些温度特性不同的材料依序堆叠,在加热与散热时不会互相影响,是相当严苛的技术挑战。」宜特表示。

宜特进一步表示,PCB 也会有翘曲的状况,原先以为 PCB 厚度只要超过 1.6mm,PCB 本身发生翘曲的机率会较小,实则不然。宜特板阶可靠度实验室曾经有个经典案例,IC 上板至 PCB 时,以为只是 IC 零件有翘曲问题(图一、图二),宜特做了一连串的 SMT 製程参数调整,依旧发现空焊与短路问题,最终发现原因,不只是 IC 有翘曲,PCB 也有翘曲,且翘曲变形量过大(图三)造成 SMT 异常。

宜特推出 Warpage 翘曲量测服务,解决 IC 上板 SMT 空焊早夭现象

图一:哭脸变形元件使用哭脸钢板(frowning stencil)。

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 图二:笑脸变形元件使用笑脸钢板(smiling stencil)

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 图三:原以为 PCB 变形量很低影响不明显,但实测发现,PCB 变形量大于零件,此时就不能依循笑脸变形元件使用笑脸钢板,而必须改成使用哭脸钢板。这代表 PCB 的翘曲问题,也会影响造成 SMT 异常。

因此,若能在 SMT 前,取得晶片与 PCB 翘曲相关资讯,将可事半功倍。

宜特引进量测翘曲服务,可以针对元件与 PCB 来模拟翘曲的程度(图四),再去调整 SMT 的参数设定,确保 SMT 过程中有良好的焊接品质,如此可避免因不良焊接品质导致影响可靠度验证,同时也能模拟后续可靠度验证的环境条件,从中观察产品因温度导致翘曲、变形、甚至是断裂,并搭配软体进行寿命分析与预估,将可协助客户节省不必要的成本开销。

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 图四:SMT 上板前,可针对元件与 PCB 进行模拟分析,预先了解翘曲情形。

在宜特板阶可靠度实验室观察中,翘曲的问题势必会持续存在,材料的特性虽然无法控制,但如果透过筛选的方式,找出翘曲方向相同的零件与 PCB,不仅不会降低可靠度的寿命,也能找到完美翘曲比例,达到 1+1>2 的价值。