铜核球支援下世代的半导体封装

近几年，平板与智慧型手机以超高的人气，在市场需求下急速扩张。伴随着大众对高机能需求的同时，高密度封装技术也同样被追求着，为实现高机能、高密度化，可预想到CSP的尺寸将变得愈来愈薄也愈来愈大，相对的也更期待着3D封装化与大型WL-CSP化等新技术与新材料的出现。千住金属工业也回应这些要求，准备了许多不同目的及用途的焊材，于SEMI Taiwan中发表。

所谓的3D封装，是PKG与电子零件，以纵向方式向上接合，基板与零件会在近250°C的回焊炉中反覆的来回。其结果，因钖球熔融，再加上负荷过重，有可能造成钖球与钖球间互相接触而发生电气短路的情况。针对这个课题，千住金属提出了可确实确保空间的铜核球。铜核球中作为核心的铜球，其熔点温度约为1,080°C，即在回焊剂中返覆来回，铜球的形状也不会改变，故能为3D封装保留出一定的空间。并且，在一般电镀工程中所必须用的铜柱，也可以改换成铜核球，以现有设备来进行封装制程。


铜核球是由铜球、镀镍层、镀锡层而组成的一种复合式多层次构造的焊锡球。


具耐热疲劳特性的M758能与Chip间的接合更为坚固，是最适合WLCSP用的钖球材料。

伴随着高机能、高密度封装，Chip的大小也会愈来愈倾向于薄而大。由于基板与热膨胀系数小的Si进行接合时，会因热膨胀系数的差别而导致电极与钖球互相碰触，进而可能造成破坏甚至是不良。千住金属工业针对这个问题，开发了M758作为解决方案。

M758是将Sn-3Ag-Cu系列再添加Bi与Ni，经由固溶强化与析出强化，进而加强巩固其构造，基板与Chip间的接合更为坚固，其耐热疲劳的特性，是最适合WLCSP用的钖球材料。

由于行动装置在特性上，所具备需求耐落下冲击，所搭载的电池面积增加的因素，在回路部分，因需求高密度封装，增加周边零件耐热疲劳的特性。千住金属针对以上需求，开发了兼具耐热疲劳性与耐落下冲击性的钖球M770。

一般而言，因热疲劳性所产生的裂痕，是焊钖膨胀时所产生的，而落下冲击特性所产生的裂痕，则是于焊钖与PKG的接合界上产生。若追求耐疲劳性，则会降低其耐落下冲击性，反之亦然。若想在拥有耐热疲劳性下同时拥有耐落下冲击性时，其各种approach的方法又互为左右，实在很难拿捏其中的对策。

针对这个问题，由Ag的含有量可以左右焊钖的柔软性，将Ag含量调整是适合耐疲劳性的状态。一般在进行PKG表面处理时，Cu、Ni与无铅焊钖中的主要成份Sn，非常容易产生反应，进而产生相当厚度的合金层，但添加了Cu与Ni后，可抑制接合面的合金层反应，故所产生之合金属较薄。而M770在受到落下冲击时，可借由缓和焊钖与基板的接合界面的冲击，进而预防裂痕产生。在热冲击试验中，同样可以减少在焊钖膨胀时会产生裂痕的可能性。

基于多工能化的需求，不仅PKG要求的尺寸以小且省空间为主，在追求钖球封装要小Chip化的同时，也要求须为免洗净的制品，因此在助焊剂的选择上相当的重要。千住金属开发了濡湿性、低挥发性与洗净性优异的WF-6317与MB-T100、封装后不需洗净的DELTALUX FLUX901K系列，与以助焊剂残渣作为接合处补强，并且与Underfill有良好相容性的Joint Protect Flux JPK8等，运用于各种用途的助焊剂。

千住金属针对半导体封装上各项不同的课题，提出各种的解决方案。