低翹曲BGA 封裝用環氧塑封料開發與應用

李 進，邵志鋒，邱 松，沈 偉，潘旭麒

（1.昆山興凱半導體材料有限公司，江蘇昆山 215301；2.無錫華潤華晶微電子有限公司，江蘇無錫 214061）

1 引言

微電子封裝技術經歷了針腳插裝（PTH）、表面貼裝（SMT）、面陣列封裝（AAP）、系統級封裝四個階段。目前封裝主流正處在第三階段的成熟期[1-4]，球柵陣列封裝（BGA）憑借其I/O 端數量多、成品率高、信號傳輸距離短、速度快等優點成為主流封裝形式[5]。BGA 中基板、芯片以及環氧塑封料（EMC）的熱膨脹系數（CTE）差異引起了三種材料形變的差異，故導致翹曲的產生。BGA 是在220 ℃以上的溫度下將產品焊接在電路板上，降至常溫時常伴有翹曲現象。隨著封裝尺寸的逐漸增大，翹曲量也會增大。如果翹曲過大，會造成切割困難甚至導致回流焊焊接不良，對產品機械強度及可靠性產生不利影響[6]。進行BGA 封裝時，從成型溫度到冷卻至玻璃化轉變溫度（Tg）的過程，EMC 的收縮量與BT 基板相比大很多，從而會形成凹形翹曲，在EMC 的Tg以下，EMC 的熱膨脹系數與基板相比小很多，凹形翹曲度逐漸減小，所以BGA 封裝的翹曲度在Tg附近達到峰值。

有限元法（FEM）憑借計算機的快速計算能力成為一種高效的模擬仿真分析方法，常被用于研究翹曲問題。在多數FEM 研究中EMC 被簡化成線彈性材料[7-8]，然而EMC 作為一種熱固性材料是具有粘彈性的[9]，EMC 的一些特性會隨著溫度或時間變化而改變，比如在恒定溫度下，隨著時間的推移，EMC 會產生應力松弛效應；在不同的溫度范圍，EMC 的熱膨脹系數是不同的，所以將EMC 的粘彈性引入FEM 分析中至關重要。……