全球最大的硅代工企業(yè)——臺(tái)灣臺(tái)積電（TSMC）在上屆的“ECTC 2014”上只做了一場(chǎng)演講，而本屆做了四場(chǎng)演講。其中兩場(chǎng)是關(guān)于三維積層的，其余兩場(chǎng)是關(guān)于晶圓級(jí)CSP（wafer-level chip scale package：WLCSP）的。

　　題為“A flexible interconnect technology demonstrated on a Wafer-level Chip Scale Package”的演講（演講序號(hào)20-2），是關(guān)于旨在提高200mm2大面積芯片的WLCSP封裝可靠性的內(nèi)容。臺(tái)積電不僅從事半導(dǎo)體前工序，還在向晶圓級(jí)封裝領(lǐng)域擴(kuò)大業(yè)務(wù)，其技術(shù)水平備受關(guān)注。

　　不用底部填充樹脂也可以確保封裝可靠性

　　一般而言，WLCSP的芯片面積越大，封裝基板與硅之間的熱膨脹差所導(dǎo)致的應(yīng)力就越大。因此，基板與WLCSP的接合處——焊球上會(huì)產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致封裝可靠性降低。為改善這一點(diǎn)，原來采取的方法是在基板封裝后在基板與芯片之間注入底部填充樹脂來加固的。

　　與之不同的是，此次的目標(biāo)是，即便是大芯片也不用注入底部填充樹脂便可以確保封裝可靠性。在硅芯片上呈陣列狀排列焊盤（Pad)，以銅線鍵合形成N字形引線端子。將線頭作為連接端子，在以錫膏印刷方式預(yù)涂了焊盤(land)的印刷基板上作倒裝芯片接合。

　　臺(tái)積電對(duì)這種樣品實(shí)施了跌落試驗(yàn)和溫度循環(huán)試驗(yàn)，評(píng)估了封裝可靠性。結(jié)果表明，兩項(xiàng)試驗(yàn)可靠性都得到改善，據(jù)稱由此得出即使大面積芯片，也可以不用底部填充樹脂就能實(shí)現(xiàn)出色的封裝可靠性。

　　驗(yàn)證使用的樣品是在200mm2的正方形硅芯片上，呈陣列狀排列了1000多個(gè)400μm間隔的圓形焊盤，并作銅線鍵合的。在N字形引線形成技術(shù)上，引線鍵合廠商日本KAIJO公司予以了幫助。

　　評(píng)估銅線粗細(xì)和有無涂層的影響

　　臺(tái)積電分別評(píng)估了直徑30μm和38μm兩種水平銅線鍵合的樣品。在跌落試驗(yàn)中，直徑30μm的樣品在跌落30次時(shí)出現(xiàn)缺陷，而直徑38μm的樣品的壽命是30μm的大約2倍。而在溫度循環(huán)試驗(yàn)中，原來利用焊球封裝的樣品在300個(gè)周期后出現(xiàn)缺陷，而采用N字形銅線鍵合的樣品壽命達(dá)到2000多次。直徑30μm銅線的壽命比38μm銅線的壽命長2.7倍。

　　就這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，臺(tái)積電解釋說，跌落試驗(yàn)中粗銅線的機(jī)械強(qiáng)度大，不容易斷，而溫度循環(huán)試驗(yàn)中細(xì)銅線容易變形，不會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中。如圖2所示，銅線的裂縫是因?yàn)閼?yīng)力集中于焊接處造成的。

　　另外，臺(tái)積電介紹，在評(píng)估裸銅線和鍍鈀銅線2種銅線的溫度循環(huán)可靠性時(shí)發(fā)現(xiàn)：鍍鈀銅線的溫度循環(huán)可靠性更好一些。兩者的應(yīng)力應(yīng)變曲線不同，鍍鈀銅線能夠承受較大應(yīng)力，因此可靠性良好。

　　有聽眾尖銳地指出，通過N字形引線鍵合（過去曾稱S字形引線鍵合或cobra conduct等）來提高封裝可靠性的手段15年前就已提出，并反復(fù)評(píng)估過，臺(tái)積電此次的發(fā)布的創(chuàng)新性在哪里？過去所做的評(píng)估樣品是以Au線鍵合后再鍍Ni的樣品為主，而此次用銅線來做封裝可靠性評(píng)估，其材料的不同可以說是創(chuàng)新吧。其評(píng)估和分析都符合邏輯，可見臺(tái)積電封裝技術(shù)水平的提高。（特約撰稿人：特約撰稿人：中島宏文，IEEE電子元件、封裝及制造技術(shù)學(xué)會(huì)亞太區(qū)計(jì)劃主管