晶圆通常应立即流转到下一工序,如必须存储,则建议在低湿的惰性气体(如氮气)环境中短期保存,并尽快完成后续封装。
以下是具体的保存条件、时间要求以及后续操作的关键点:
🔬 保存核心:控制氧化与污染
Bumping(特别是锡基焊料凸块)完成后,凸块金属表面容易氧化和受到污染 ,这会导致后续回流焊时发生润湿不良,严重影响键合强度和电连接可靠性。因此,若需短期存放,必须严格控制环境。
虽然公开的行业标准数据不多,但一份关于FCBGA工艺流程的参考资料明确指出,完成Bumping和CP测试的晶圆在出货前会储存在 "氮气柜" 中。这印证了业界通用做法:采用惰性气体环境(主要是氮气,N₂)来隔绝氧气和水汽,防止凸块表面氧化。
📊 保存时间与条件建议
由于凸块材料和工艺各异,没有"一刀切"的规定,但你可以参考以下通用原则:
| 凸块类型 | 主要保存风险 | 建议保存条件 | 建议最长储存时间 (仅供参考) |
|---|---|---|---|
| 锡基焊料凸块 (如SnAg, SnAgCu) | 表面氧化导致焊接不良 | 氮气柜,湿度通常控制在<5% RH,常温或低温。 | 数周内,越快流转越好。 |
| 铜柱凸块 (Copper Pillar) | 铜氧化,但通常有锡帽保护 | 干燥洁净环境,高要求下也可使用氮气柜。 | 相对锡球可稍长,但仍建议在1-2个月内流转。 |
| 金凸块 (Gold Bump) | 化学性质稳定,主要防尘和物理损伤 | 干燥洁净的普通洁净室环境即可。 | 数月,稳定性最高。 |
核心原则 :无论何种凸块,半导体制造都遵循及时生产 原则。不建议将已Bumping的晶圆作为长期库存,任何储存都会引入风险并占用资金。
🛠️ 封装前的关键操作
在将带凸块的晶圆进行下一步封装(如倒装芯片键合)前,通常还需要一些关键处理:
- 晶圆减薄与切割:根据封装厚度要求,可能需要对晶圆背面进行研磨减薄,然后切割成单个芯片。
- 助焊剂涂覆与回流焊:在倒装键合时,需要在凸块上涂覆助焊剂以去除氧化层,然后通过精确的热回流工艺将凸块与基板焊盘焊接起来。若储存不当导致氧化严重,此步骤的良率会显著下降。
- 底部填充:焊接完成后,为了缓解芯片与基板之间的热应力,提高可靠性,通常需要在芯片底部填充专用的环氧树脂。
💡 给你的最终建议
总结来说,操作重点如下:
- 首要目标 :规划好生产流程,让完成Bumping的晶圆直接、连续地进入后续封装环节,避免不必要的储存。
- 如果必须存储 :应放入氮气柜 或同等条件的超低湿惰性环境中,并明确记录和管控储存时间。
- 操作前检查:流转至封装前,建议对凸块进行抽样检测(如外观检查),确认其未发生明显氧化或污染。
- 遵循供应商规范 :具体的保存条件和时间,最可靠的依据是Bumping工艺供应商或内部工艺规范提供的技术文件。
针对锡银(SnAg,通常为Sn96.5Ag3.0Cu0.5等无铅焊料)凸块 ,其保存的核心目标是防止锡的氧化,这直接决定了后续封装的焊接质量。
由于SnAg焊料对氧化非常敏感,一旦表面形成较厚的氧化层,在后续回流焊时会导致润湿不良,造成虚焊、空洞等致命缺陷。
📊 锡银凸块保存条件与时间指南
保存时间长短完全取决于保存条件的严格程度。下表概括了不同方案:
| 保存等级 | 保存条件 | 环境控制要求 | 建议保存时间 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 理想标准 | 氮气(N₂)或真空环境 | 湿度 <5% RH,温度 20±5°C | < 4周 | 黄金标准。氮气柜是最佳选择,能最大限度抑制氧化,确保高良率。 |
| 合格可控 | 超低湿干燥柜 | 湿度 <10% RH,温度 20±5°C | < 2周 | 若无氮气柜,专用防潮柜是底线。需严格监控湿度。 |
| 风险方案 | 普通洁净室环境 | 湿度 ~40-60% RH,常温 | < 72小时 | 仅适用于紧急、临时周转。风险极高,不推荐。氧化随时可能发生。 |
核心原则 :生产规划上,应确保完成Bumping的晶圆立即(24小时内)进入下一工序。任何存储都是迫不得已的妥协。
🛠️ 封装前关键操作与注意事项
保存后,进行封装前还需特别注意以下操作:
-
使用前检查与预处理
- 检查:流转前,建议用显微镜抽样检查凸块表面光泽。若颜色发暗、灰白,提示已氧化。
- 清洗 :封装前通常需进行等离子清洗(如氩氢混合气体),以物理轰击去除氧化层和有机污染物,此步骤对已存储的晶圆至关重要。
- 助焊剂:必须使用活性匹配的助焊剂,并在涂覆后尽快完成贴装和回流。
-
回流焊参数
SnAg焊料熔点较高(约217-221°C),回流焊峰值温度需设定在240-250°C 范围,并保证足够的回流时间,以确保氧化层被充分破除并形成良好焊点。
💡 给你的具体建议
- 立即流转:最优策略是调整生产计划,让晶圆Bumping后直接流向减薄、切割等后续工序,实现"零库存"生产。
- 创造条件存储 :若必须存储,氮气柜是首选投资。其次是专用超低湿防潮柜。务必记录每批晶圆的入库时间,严格遵守"先进先出"原则。
- 验证与沟通 :
- 在进行正式批量封装前,务必先做小批量验证,确认存储后的焊接良率。
- 最关键的依据是您的Bumping供应商或材料规格书,他们可能提供针对特定合金配方的更精确建议。
总结:对于锡银凸块,氧化是头号敌人 。请务必通过惰性/超干环境 和尽可能短的储存时间来控制风险。