提升SiP良率　贺利氏推出创新的无飞溅7号焊锡膏

贺利氏推出创新的无飞溅7号焊锡膏

随着系统级封装(SiP)的尺寸与元件间距越来越小，焊锡膏特性已成为影响产品良率的重要因素。对此，领先半导体材料供应商贺利氏电子(Heraeus)日前发表创新的水溶性WS5112 7号焊锡膏，可在小至70微米的焊盘上印刷，细线间距可以达到50微米，而且在回流焊制程中不会出现飞溅，能显着提高良率。

贺利氏电子全球産品经理陈丽珊表示，各类移动、穿戴式以及物联网装置的庞大需求推动了半导体封装的微型化发展。由于在SiP中的元件数量越来越多，使得封装密度持续增加，这对焊接材料带来了新的挑战。对业者来说，常见的问题包括焊锡飞溅，及锡珠问题会造成铜柱短路，而成形不良的焊点，则会导致长期耐久性的失效。

创新特性：无飞溅、单一助焊剂可搭配四种粉号

贺利氏新推出的WS5112焊锡膏便是专为解决这些问题所开发的。台湾贺利氏公司主要客户管理林隽喆介绍说，WS5112的助焊剂性能极其稳定，一般的水洗锡膏由于具吸水特性，会在回焊过程中造成飞溅，对细间距封装来说，便容易造成短路问题。贺利氏透过独特的配方，改良助焊剂设计，能在最严苛的260°C条件下维持10分钟，完全无飞溅产生。

此外，它还具备优异的冷热坍塌(slump)特性，在回焊过程的加热期间，锡膏不会流出焊垫区域而产生锡珠，这些锡珠往往会造成覆晶芯片的短路，因而影响封装良率。

WS5112的另一个创新特性是，由于助焊剂的突破，能够以单一助焊剂搭配T4~T7四种粉号，这是除了无飞溅之外的另一项业界创举。

陈丽珊解释说，通常不同大小的被动元件需采用不同编号的锡粉，而且每一种粉号搭配的助焊剂也都不同。但是WS5112可支持四种粉号，对客户来说，不仅使用的经验可以累积，操作也更为简易。此外，7号粉(2~11um)虽然粒径小，仍可支持尺寸较大的元件，让0201、01005、004008等不同大小的元件能共享相同的锡膏，生产效益高。

林隽喆亦指出，过去半导体业者对于锡膏的重视度较低。但近年来，一线芯片业者开始指定锡膏，因为虽然它的BOM成本低，但技术门槛却很高，而且会直接影响最后的良率。举例来说，像智能手表这类以SiP模块方式制造的高密度组装产品，任何焊点的缺陷，都会导致整个产品的报废，而且无法维修。我们可以看到，随着制程微缩，不仅芯片尺寸缩小，现在搭配的被动元件也越来越小。因此，对于细粒焊锡粉的需求，未来必定会有强劲的成长。

贺利氏已于2017年发表WS5112 6号锡膏，今年则是正式推出7号产品。由于看好未来晶圆级封装以及扇出(Fan-Out)封装市场的成长，虽然目前8号粉(8~2um)尚未有明确规范，但已在量产中，更已迈向9号粉(1~4um)的研发。不过，目前8/9号粉的助焊剂还在评估中，因为可能会朝免洗方向发展。

贺利氏专属的Welco粉末技术是使该公司在细粒焊锡粉领域有快速进展的重要功臣。目前贺利氏主要有两种粉末技术，一种是超声波震荡(Ultrasonic)，用来生产直径较大的粉粒，并以筛选的方式生产出不同粉号的焊锡粉。但此技术对于生产细粒焊锡粉的生产力不佳，而且粉末表面会有破损，增加氧化率。

为了提升5号以上粉的良率与品质，贺利氏开发了无须筛选的Welco技术，透过在流体中旋转成形的特殊设计，能够确保粉粒形状维持正圆，而且品质一致。目前此技术用来生产5~8号的焊锡粉。

陈丽珊表示，采用Welco技术的焊粉，能实现非常低的空洞率，这对所有的细间距封装是非常重要的特性。此外，即使是采用7号粉，WS5112也能确保钢板印刷的使用时间(staging life)可以达到8小时，有助于提升生产力。

总和以上特性，WS5112 7号焊锡膏确实为SiP封装带来了全新的效益。目前其6号产品已经获得客户采用大量生产中，此外，领先的封测业者也都正在评估其最新的7号产品。除了封装之外，贺利氏下一波的目标将锁定台湾实力坚强的EMS(电子制造服务)产业，因应各类产品的微型化发展，这些业者也将逐步移转至高密度SiP模块生产，而传统的焊锡膏将无法满足EMS未来3~5年的需求，这可望为贺利氏的创新产品带来更大的商机。(DIGITIMES刘中兴整理报导)