首頁 自家SMT產能滿載 支援不了少量多樣DOE試驗 就靠它解

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自家SMT產能滿載 支援不了少量多樣DOE試驗 就靠它解

by ruby

發佈日期:2020/4/16SMT DOE試驗設計
發佈單位:iST宜特

研發開案時期,想要進行少量多樣 SMT DOE試驗設計,卻找不到配合廠商可以協助?
想確認先進封裝、IC晶片壽命與效能,卻因SMT品質不佳,導致可靠度壽命預估失準?
欲測試上板後的IC品質,卻因IC尺寸太微小,連SMT樣品製備都有困難?

SMT DOE試驗設計

因應物聯網(IoT)、AI、自動駕駛的發展,如何快速傳輸以及處理大量的數據已是現在發展的趨勢,當高效能運算(High Performance Computing;HPC)成為製程技術研發的重中之重,在設計以及封裝複雜度只增不減的情況下,先進封裝技術將成為輔助摩爾定律延壽的最大助力。

先進封裝最大挑戰來自於異質整合晶片內含多種材質,堆疊複雜容易導致翹曲(Warpage);此外隨著線寬/線距的縮小,翹曲的程度易導致表面黏著(SMT)過程異常甚至影響後續板階可靠度(Board Level Reliability)結果。

  1. 因此在半導體驗證領域服務超過25年的宜特,近年來接到非常多客戶不管在NRE(non-recurring engineering)一次性工程時期、試驗設計(DOE, Design of Experiment)階段,有SMT需求,希望可以在產品量產前,進行一些材料選擇、製程參數調整等少量多樣的需求。

相信身為半導體產業工程師的您,一定遇到過自家SMT產線產能都已被預約額滿,無法支援如在NRE一次性工程時期,DOE試驗時期等少量多樣的研發需求;而身為IC設計工程師的您,也一定遇過大型封裝廠無法進行研發品少量多樣的協助。

您的聲音,宜特聽到了,我們的SMT服務,除了可以協助您量身訂作測試樣品進行品質與可靠度驗證外,更可協助您執行各式工程 SMT-DOE試驗設計及尋找最佳組合參數,協助您克服在研發階段所遇到的SMT黏著問題。

何謂表面黏著製程(SMT)

表面黏著 (SMT)製程在產品研發階段扮演什麼角色呢? IC黏著在模擬PCB上的品質好壞,將直接影響到產品壽命判斷精準度。品質好壞的關鍵因素包括,錫膏特性、印刷條件設定 (如脫模間距、脫模時間、印刷速度)、置件精準度、鋼板選擇(圖一)。

SMT DOE試驗設計

本次宜特小學堂,與您分享三項多數客戶委案SMT案例。

  • 案例一: 針對Substrate進行手動植球、除球

    錫球成分是決定產品品質好壞重要因素之一,若等到產品量產才發現錫球有問題,可能為時已晚。
    因此宜特可靠度驗證實驗室遇及許多客戶在產品設計階段初期,嘗試不同錫球成分與package的匹配來選擇最佳的錫球材料,植球主要分為兩種應用:

    1. 錫球焊錫可靠度驗證:使用特殊設計的治工具,將所需驗證錫球植在基板(substrate)上。
    2. 錫球支撐性驗證: 因零件尺寸隨著封裝技術日益變大,大尺寸零件容易因翹曲(warpage)及零件本體重量造成焊接異常如短路。宜特可靠度驗證實驗室,可將銅核球結構的錫球植上基板(substrate)以增加支撐性,避免焊接短路問題發生(圖二)。錫球總類包括各類錫銀銅合金錫球、不同核心錫球(如銅核球)等,藉由錫球植上substrate的DOE結果,導入合適錫球,將可提高產品驗證成功率。
    SMT DOE試驗設計 植錫球

    圖二:宜特植錫球製程

    而在除球作業上,因應封裝樣式的多樣性,除了植錫球外,宜特可靠度驗證實驗室也遇到需進行除球作業的案例,例如樣品晶背(Backside)有Silicon時,就須進行樣品前處理,將錫球去除,以利後續的翹曲量測模擬(Shadow Moiré)能夠順利執行。

    SMT DOE試驗設計 除錫球

    圖三:宜特除錫球製程

  • 案例二: 提出SMT Solder Joint參數建議

    異質整合材料堆疊複雜,容易導致翹曲(warpage)失控,因此宜特可靠度驗證實驗室也接到非常多包括IC設計、晶圓代工,及封裝測試廠的需求,希望可以先模擬確認翹曲(warpage)數據,調整錫膏印刷鋼板設計及回流焊溫度,藉此減少因翹曲(warpage) 造成空焊及短路問題的機率(圖四)。依據此方式,宜特已成功替多家廠商克服PCB或IC翹曲(warpage)的焊接問題。

    翹曲量測

    圖四: SMT上板前,可針對元件與PCB進行模擬分析,預先了解翹曲(warpage)情形(圖出處: Akrometrix)

  • 案例三: POP(Package on Package)案例,上板治具對位製作

    此一案例為上下兩層PCB、中間印錫膏放置墊極零件(圖五)。然而此方式,容易導致墊極材料黏著時在上下兩層PCB時,有不平整、或板彎的狀況。因此必須靠治具對位來解決。

    治具的製作,最難的地方在於必須考量錫膏厚度及開孔來符合焊接條件,且上下兩層必須精準對位。
    宜特可以協助您進行治具的製作、上板、以及後續還可串接故障分析實驗室,透過X-ray確認焊接品質。

    SMT DOE 治具對位

    圖五:宜特可客製化治具,進行治具對位

本文與各位長久以來支持宜特的您,分享經驗,同時,我們也準備好更大的SMT產能,不僅可以協助您進行可靠度測試所需的樣品製備,更提供小量多樣的服務。若您有相關需求,或者對相關知識想要更進一步了解細節,不要猶豫,歡迎洽+886-3-579-9909 分機 6429 張先生│ Email: WEB_SMT@istgroup.com