激光錫球焊工藝在微機電產品中的應用-深圳福英達
激光錫球焊工藝在微機電產品中的應用
微機電係統（MEMS）是一種集成了微型機械元件和電子元件的係統，具有傳(chuan) 感、控製和執行的功能。MEMS產(chan) 品廣泛應用於(yu) 汽車、醫療、通信、航空航天等領域。由於(yu) MEMS產(chan) 品的結構複雜和尺寸微小，其封裝和互連技術對其性能和可靠性有著重要的影響，如圖1所示。
圖1.集成微機電係統
傳(chuan) 統的回流焊接廣泛用於(yu) 基於(yu) 助焊劑的植球焊接工藝，用於(yu) 為(wei) 微電子封裝創建焊料凸塊和互連。回流工藝前在金屬焊盤上塗覆粘性助焊劑，以便在初始放置後固定錫球。此外，助焊劑還可以去除金屬焊盤表麵的氧化物層，並在回流過程中促進焊料潤濕。錫球和金屬鍵合焊盤發生化學反應，在鍵合界麵形成連續的金屬間化合物(IMC)層。由於(yu) IMC層的活化能較低，即使錫球在室溫下完全凝固，IMC層也會(hui) 通過固態擴散機製繼續生長。然而IMC本質上是脆性的，並且過厚的IMC層會(hui) 惡化焊點的機械完整性，並影響組裝電子封裝的長期可靠性。盡管基於(yu) 助焊劑的錫球焊接工藝因其可靠性和執行簡單性而被廣泛使用，但由於(yu) 助焊劑上精細開口布局的製造精度限製，助焊劑和錫球的放置通常限於(yu) 大於(yu) 200μm的互連間距/錫球放置工具，與(yu) 封裝的金屬焊盤直接匹配。
此外，傳(chuan) 統的回流焊的幾個(ge) 機械處理步驟，如施加助焊劑、放置錫球以及清潔殘留助焊劑，可能會(hui) 對光電和微機電係統（MEMS）封裝中的敏感器件造成損害。整個(ge) 封裝過程暴露在回流焊爐中的高溫下，這對於(yu) 熱敏感器件來說是不利的。此外，由於(yu) 熱膨脹係數的不匹配，可能導致焊點失效。
圖2.傳(chuan) 統植球焊接工藝
由於(yu) 微電子行業(ye) 不斷追求微型化和更好的性能， 給定麵積內(nei) 電子封裝的輸入/輸出計數密度不斷增加。傳(chuan) 統基於(yu) 助焊劑的植球工藝在滿足更嚴(yan) 格的間距公差以及光電子和MEMS封裝中的組裝挑戰方麵很快達到了瓶頸。為(wei) 了應對新的封裝需求，無助焊劑的激光錫球噴射技術得以發展。
激光錫球噴射技術是一種高度靈活且無助焊劑的錫球附著工藝，其熱量低且對封裝後的器件無機械應力。與(yu) 傳(chuan) 統回流焊相比，激光錫球噴射具有更高的能量輸入和局部加熱能力，使其非常適用於(yu) 高溫錫球合金。激光脈衝(chong) 的能量被錫球吸收，導致錫球熔化並潤濕到金屬焊盤上，同時避免了與(yu) 熱相關(guan) 的問題。
該技術的優(you) 勢包括：
1.無助焊劑，避免了助焊劑殘留物對封裝和器件的汙染和腐蝕。
2.錫球的直徑和間距可以靈活調節，適用於(yu) 不同的封裝設計和要求。
3.激光束的能量和時間可以精確控製，實現了局部加熱和快速冷卻，減少了熱應力和熱變形。
4.激光錫球噴射過程無需接觸，避免了對封裝和器件的機械損傷(shang) 和汙染。
圖3.激光焊接技術
綜上所述，激光錫球噴射技術是一種先進的無助焊劑錫球附著工藝，具有高效、可靠、靈活和環保的特點，適用於(yu) 微機電產(chan) 品的封裝和互連，為(wei) 微機電產(chan) 品的性能和質量提供了保障。
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