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패키지 및 다이 크기가 디핑과 픽업에 미치는 영향

Wednesday, January 29, 2014

지난 여름 동남아시아에 머물면서 Indium의 기술팀과 제가 플립칩 디핑 공정에 관해 중요한 장비 공급업자와 논의할 기회가 있었습니다. 플립칩 플럭스 디핑 트레이에서 기기(범프(땜납 증착) 패키지 또는 다이)를 "픽업"하는 것과 이 기기를 끈적끈적한 플럭스에서 제거할 수 있는지 여부와 관련하여 상이한 요인들이 어떻게 영향을 미치는지 논의했습니다. 이러한 논의는 플립칩으로부터 MEMS 패키지 어셈블리까지, WL-CSP 플럭스 디핑에 이르기까지 모든 플럭스 및 땜납 페이스트 디핑 공정과 관련됩니다.

디핑 트레이에서 소형 기기를 꺼내는 것이 대형 기기를 꺼내는 것보다 더 어렵다는 것을 이해하기 힘들었습니다. 논리에 맞지 않아 보였기 때문입니다. 왜냐하면 소형 기기는

더 가벼워서(질량이 더 낮아서) 픽업이 더 쉬워야 하는데, 실제로는 더 어렵습니다.
동일한 I/O 크기와 밀도에 대해(단위 면적당 I./O의 수량), 앞서 논의한 대로, 신장 점도의 효과("택")는 기기 면적에 대해 선적으로 스케일되어야 합니다. 따라서 플럭스 접촉 면적 효과는 없어야 합니다.

기기와 진공 픽업 헤드 배열의 정확성을 세 번째로 고려해야 한다는 것을 알게 되었습니다.

이러한 정확성은 기기의 중심을 픽업 노즐의 중심과 신중하게 일치시키는 기능입니다. 최악의 시나리오는 부정확하게 배열된 진공 헤드가 오버팩(테이프와 릴 또는 와플 팩)에서 움직이도록 허용된 패키지를 픽업한 후 매우 빠른 속도로 플럭스에 디핑해야 하는 것입니다. 진공 헤드는 항상 이러한 효과를 완화하기 위해 설계되었기 때문에 그 접촉 부위(항상 노즐 겉보기 지름보다 더 적음)는 다이 영역 내에 있게 됩니다. 그러므로 패키지의 크기가 감소할 수록 더욱 부정적인 영향을 주는, 통계상으로 유래된 "키프 아웃 폭"(KOW)이 있습니다,

원형 노즐을 사용하는 간단한 상황에 대한 경우가 아래 그림에 예시되어 있습니다.

이는 정방형 패키지별 패키지 폭의 기능으로서 효과를 보여주는 간단한 공식이며, 아래와 같이 "효과 면적의 %" = 노즐 면적 / 패키지 면적입니다. 기기를 위로 끌어올리는 유일한 힘은 노즐 외부와 내부의 압력차임을 기억하십시오.

소형 다이 및 패키지를 픽업할 수 있는 능력에 영향을 줄 수 있는 다음과 같은 다른 요인도 있다는 것을 유의하십시오. 이는 모두 봉인된 패키지 / 노즐 공동과 외부 공기 사이의 압력차 감소와 관련됩니다.

패키지 / 노즐 인터페이스의 작은 누출은 대형 노즐 내부보다 소형 노즐 내부 진공에 더 강한 영향을 줍니다.
기압은 다양할 수 있습니다(해수면보다 더 높은 위치 또는 기후 조건)

노즐이 소형 다이 또는 그 외 다른 문제가 있는 다이를 디핑 트레이 밖으로 픽업할 수 있는 최상의 조건은 다음 중 한 가지 이상을 구현하는 것입니다.
낮은 "택" 플립칩 또는 MEMS 플럭스
노즐 설계 및 장비 허용오차(감소된 KOW)에 의해 극대화된 노즐 효과 면적
플럭스 디핑 트레이로부터 천천히 꺼냄
테이프와 릴 또는 와플로 채운 다이 또는 패키지를 위해 "포켓" 패키지 시 허용오차 축소.

여기에서 고려해야 할 점은 낮은 점성/택 플럭스는 리플로 전 또는 진행 중에 부품을 제자리에 유지할 수 없는 반면 더 완만하고 더 정확한 디핑 및 배치 공정은 처리량을 감소시킨다는 것입니다.

Indium Corporation은 현재 디핑 가능하고 아주 낮으며 제로에 가까은 플럭스 잔여물의 범위를 확장하고 있습니다. 자세한 내용은 몇달 내로 알려드리겠습니다. 귀하께서 발견한 사항을 저희에게 알려 주십시오.

"효과적인 면적"이라는 용어를 만든 저의 친구 조 효륜 박사께 감사드립니다.

감사합니다! Andy