晶圆级CSP装配工艺的印刷钢网的设计和制作

1）印刷钢网的设计

印刷钢网的设计及制作工艺影响到锡膏印刷品质、装配良率和可靠性。考虑与当前工艺的兼容性，钢网厚 度的选择既要考虑晶圆级CSP对锡膏量的要求，同时又要保证满足板上其他元件对锡膏量的要求。目前工厂 内6 mil或5 mil厚度的钢网较常见，但是对于0.4 mm的晶圆级CSP可能并不合适，有时可能需要选用4 mil厚 的钢网。使用较厚钢网印刷，可能会导致锡量过多而桥连，或者塞孔导致印刷不完整。较薄的钢网印刷，脱 模比较容易，锡膏传送效率较高，但可能会导致锡量少的问题。合适的开孔设计，理想的宽深（厚）比，或 开孔面积比可以获得满意的印刷效果。那么，什么是合适的开孔面积比呢？我们说获得较高的锡膏传送效率 的面积比就是最佳的开孔面积比。锡膏的传送效率F＝实际获得的锡膏量V/1理论锡膏量×100％。对于圆形 开孔开以采用如下方法计算其面积比s

譬如，在厚度为4 mil的钢网上开一直径为9 mil的圆形孔，则其面积之比为s=9/（4×4）=56.25％，理论 锡膏量为V=3.14×（9×9/4）×4＝254（立方毫英寸）。

对于方形开孔开以采用如下方法计算其面积比s：

譬如，在厚度为4 mil的钢网上开一边长为9 mil的方孔，则其面积之比为s＝9/（4×4）＝56.25％，理论锡膏量为V＝（9×9）×4=324（立方毫英寸）。

根据经验值，当开孔面积比s＞/=0.67时，锡膏传送效率会较高，印刷效果好。通过图1可以看到锡膏传送 效率和开孔面积比之间的关系。我们可以发现，随着开孔面积比的增大，锡膏传送效率也随之提高。

图1 传送效率和开孔面积比之间的关系

通过锡膏量的标准偏差，可以了解每个焊盘上锡膏量是否均匀。标准偏差越小，说明锡膏量越均匀。比较 锡膏量的标准偏差和开孔面积比之间的关系，在图2中我们可以发现，开孔面积比越大，锡膏量的标准偏差 越小，印刷的一致性越好。

对于球间距是0.4 mm的晶圆级CSP推荐如下的钢网设计：

①钢网厚度为4 mil，可以才用9 mil的方孔或10 mil的圆孔；

②钢网厚度为5 mil，推荐采用10 mil的方孔或11 mil的圆孔。

对于球间距是0.5 mm的晶圆级CSP推荐如下的钢网设计：

钢网厚度4～6 mil，推荐采用11 mil方孔。

2）印刷钢网的制作

印刷钢网的材料一般为不锈钢箔，根据使用的工艺也有其他的一些材料，如镍等。钢网上孔的开设可以应 用化学蚀刻、激光切割、化学蚀刻与激光切割相结合，以及电铸的方式（Electroform），这几种制作方法 所获得的开孔质量不一样，成本也会有较大差别。激光和电铸获得的开孔质量较好，但价格也会比较高。对 于密间距高精度的应用，如晶圆级CSP，一般采用激光切割，甚至应用电铸的方式。但在印刷背面基准点的 制作，需要应用半蚀刻的方法。利用激光将孔切割好之后，一般需要将孔壁和钢网表面电解抛光，去除毛刺 和金属熔渣及一些氧化物，以保满意的证印刷品质。该道工序非常重要，印刷时脱模不好，或锡膏被拉尖， 塞孔往往与孔壁粗糙或毛刺相关。有时还需要在钢网表面上镀镍，防止磨损，改善脱模效果。

图2 标准偏差与面积比之间的关系

化学蚀刻、激光切割和电铸所获得开孔质量比较如图3、图4和图5所示。

　图3 化学蚀刻工艺——应用于精度没有严格要求的场合图4 激光切割工艺——应用于较高精度、细间距的元件

图5 电铸工艺——应用于高精度、超细间距的元件或超薄印刷模板

一般的钢网制造商都可以将制造公差控制在±1 mil，对于制作好的印刷钢网，我们重点需要检查表面及孔壁是否光滑平整、钢网张力是否符合要求及开孔尺寸位置和形状误差是否在允许的范围内这几个方面。印刷钢网由于很薄，很脆弱，在运输使用过程中需要小心保护。钢网的保养也非常重要，使用完之后需要彻底清洁，在无外力的情况下放置于支架上，保持平整。对于出现“硬币效应”或磨损的钢网，需要及时报废，更换新的印刷钢网。

欢迎转载，信息来源维库电子市场网（www.dzsc.com）