Learning Substrate Technology From End-customer’s Perspectives
呂宗興 Charlie Lu
載板工程師基本訓練課程
載板工程師應該具 備的IC封裝知識
掉球
BGA / Flip Chip 封裝可靠性測試 與載板間的關係 金屬介面反應理論在 IC封裝及SMT的應用
從使用者角度學習 IC載板製程技術
Outline
? Wire-bonding process v.s. Flip chip process ? Frequent seen defect modes
– Relationship between substrate and package
? Various substrate Mfg. technology
– – – – Tenting process Etching back GPP (full body gold, double image) Selective gold
Wire-bonding v.s. Flip Chip
? Wire-bonding
– Die attach: epoxy adhesives – Die attach curing – (plasma clean) – Wire bonding – (plasma clean) – Molding – Post-mold cure – Ball mount
? Flip chip
– Die attach: solder reflow – Flux cleaning – Substrate baking – plasma cleaning – Underfilling – Underfill curing – (ring / lid attach or molding) – Ball mount
Substrate
Substrate
Frequent Seen Defect Modes – Substrate Related
? Warpage
– Die attach failed
? Bonding pad contamination
– Stitch lift
? Substrate / mold cap delam ? Cu trace crack / Via crack ? Solder ball drop-off (missing ball)
– Either assy related or substrate related
? Solder ball pad peeling ? Short failure due to “foreign material”
Substrate Process Overview
Basic (Organic) Substrate Process Flow
1. PrePre-Baking 1.發料烘烤
2 layer
2. Inner Layer Imagine Transfer
4 layer
AOI
3. Lamination 3. 壓合
2. 線路形成(內層)
AOI自動光學檢測
4. 鑽孔 4. Drilling 10. EE-Test 10. O/S電測
5. 鍍銅 5. Copper plating
6. 線路形成 6. Imagine Transfer
AOI自動光學檢測 AOI
9. 裁切 9. Routing
8. 鍍Ni/Au 8. Ni/Au Plating
7. 綠漆 7. S/M Printing & Patterning
終檢 FVI
包裝 Package
出貨 Shipment
1. 烘烤 (Pre-baking )
? Condition:
– 150oC / 2 hrs
? Purpose:
– 消除基板應力， 消除基板應力，防止板彎﹑ 防止板彎﹑板翹 – 安定尺寸， 安定尺寸，減少板材漲縮
基材
BT樹脂
銅箔
2. 內層線路形成 內層線路形成 (Imagine Transfer)
乾膜前處理
(清潔銅面，增加乾 膜與銅面的密著性)
壓乾膜
曝光
(形成線路圖形)
線路蝕刻
(形成線路)
刷磨(option) 脫脂
顯影 水洗 蝕刻
水洗 水洗 酸洗 (微蝕) 水洗 烘乾 酸洗 剝膜 水洗
壓乾膜
乾膜
曝光
UV Exposure
光罩 MASK
顯影
蝕刻
剝膜
AOI自動光學檢測
檢驗蝕刻後, 線路是否有短路 (short) 、斷路(open) 、線路缺 口(nick) 、線路突出(protrusion)
3. 壓合 (Lamination)
棕化
(粗化銅面及改變銅結構增加 P.P 與銅的附著性)
預疊板
(預先將內層板與 P.P及外層 銅箔以人工疊合成組)
壓合
(將預疊板熱壓凝 固成多層板)
鑽靶孔
(作為鑽孔用之定位孔)
裁板
(將壓合後多餘邊料切除)
4. 鑽孔 (Drilling)
? Purpose:
– 作為上下層導通之通道 – 其他製程所需之對位孔、 其他製程所需之對位孔、定位孔、 定位孔、Tooling孔
? Category:
– Mechanical drill – Laser drill
Mechanical hole
Laser via
Mechanical Drill
Laser Drill
? Category:
– Co2 Laser – UV Laser
? Smaller size compared to mechanical drill.
– 150 um ~ 50 um
5. 鍍銅 (Cu Plating)
前處理 去膠渣
(desmear)
膨鬆劑槽(將孔內樹脂 水洗
膨鬆軟化以利KMnO4咬蝕)
化學銅
(PTH)
清潔槽(清潔銅
面及將孔壁改為 正電荷以利帶負 電Pd膠體吸附)
電鍍銅
水洗 速化槽(將Pd膠 酸洗(清潔銅面 及預浸) 電鍍銅(在表
面及孔內電鍍銅 至所需厚度)
水洗 KMnO4槽(將鑽 孔產生的孔壁膠渣咬
蝕除去)
水洗 微蝕槽(去除銅 面氧化) 水洗
體上之Sn化合物 去除使Pd暴露出 來以便進行催化)
水洗 化學銅(在孔 預浸槽(預防將
水或雜質帶入活 化槽) 壁沉積附著良好 的銅層以利其後 電鍍)
水洗
水洗 中和槽(將KMnO4
槽反應產生之Mn7+， Mn4+還原成Mn2+ ∵Mn2+易溶於水)
水洗 活化槽 (吸附
Pd膠體以為化學 銅反應之催化劑)
水洗
去膠渣 (desmear)
化學銅 (PTH)