焊錫：從錫到無鉛合金，用于機械和電氣連接

焊錫是一種熔點較低的金屬，這種特性使其廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的電氣和機械連接。在半導(dǎo)體封裝中，焊錫被用于連接封裝和印刷電路板；在倒片封裝中，焊錫被用于連接芯片和基板。在連接封裝和印刷電路板時，通常采用錫球的形式，尺寸從30微米到760微米不等。如今，隨著電氣性能的不斷提升，連接封裝和印刷電路板之間所需的引腳數(shù)量也在增加，這也間接導(dǎo)致了錫球尺寸被要求不斷縮小。

制作錫球時需要保證其合金成分的均勻性，否則會對跌落沖擊或溫度循環(huán)測試的可靠性造成影響。同時，錫球還必須具有良好的抗氧化性，因為在原材料制備過程中或回流焊過程中，氧化物的過度堆積可能導(dǎo)致錫球出現(xiàn)粘合效果不佳或脫落的問題，也就是所謂的“不沾錫（Non-wetting）”問題，因此，在焊接過程中需要使用助焊劑來清除其表面的氧化膜聚集，在回流焊過程中則需要使用氮氣來形成惰性氣氛，以避免此類問題的產(chǎn)生。

除此之外，焊接過程中還需要避免出現(xiàn)空隙，否則可能導(dǎo)致焊錫量不足，降低焊點可靠性。錫球的尺寸也至關(guān)重要，大小均勻的錫球有助于提高工藝效率。最后，錫球表面必須潔凈無污染，以防止枝蔓晶體（Dendrite）^12^生長，上述這些現(xiàn)象都會增加故障率，降低焊點可靠性。

此前，錫球通常由錫合金（鉛錫合金）制成，因具有良好的機械性能和導(dǎo)電性。然而在被發(fā)現(xiàn)鉛對人體健康具有潛在危害后，鉛的使用開始受到歐盟RoHS指令^13^等環(huán)境保護法規(guī)的嚴格監(jiān)管，因此目前主要采用鉛含量不超過百萬分之700ppm或更低含量的無鉛焊錫。

^12^枝蔓晶體（Dendrite）：一種具有樹枝狀形態(tài)的晶體，是自然界中常見的一種分形現(xiàn)象。

^13^RoHS指令：歐盟出臺的《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》（RoHS），旨在通過使用更安全的替代品，來替換電子電氣設(shè)備中的有害物質(zhì)，以保護環(huán)境和人類健康。

膠帶：用于永久和臨時鍵合的壓敏膠（PSA）

本節(jié)將重點介紹兩種類型的膠帶。第一種是用于將固體表面與同質(zhì)或異質(zhì)表面進行永久粘合的膠帶。另一種是臨時粘合膠帶，如切割膠帶（Dicing tape）和背面研磨保護膠帶（Back grinding tape），它們可以通過內(nèi)聚力和彈性來實現(xiàn)粘合或清除作用，這些膠帶所使用的材料被稱為壓敏膠。

背面研磨保護膠帶貼在晶圓正面，作用是在背面研磨過程中保護晶圓上的器件。在背面研磨過程結(jié)束后，須將這些膠帶清除，以避免在晶圓表面留下粘合劑殘留物。

切割膠帶也被稱為承載薄膜（Mounting tape），用于將晶圓穩(wěn)固地固定在貼片環(huán)架上，以確保在晶圓切割過程中晶圓上的芯片不會脫落，因此，晶圓切割過程中使用的切割膠帶必須具備良好的粘合力，也必須易于脫粘。由于壓敏膠會對紫外線產(chǎn)生反應(yīng)，因此在移除芯片之前，需要通過紫外線照射來處理切割膠帶，這樣可以減弱粘合力，便于移除芯片。

過去，晶圓在經(jīng)過背面研磨后會直接貼附在切割膠帶上；然而，隨著晶圓背面迭片覆膜作為芯片粘合劑的廣泛使用，如今，晶圓在經(jīng)過背面研磨后，會貼附在晶圓背面迭片覆膜和切割膠帶相結(jié)合處的膠帶上。

引線：從金絲到銅絲，用于電氣芯片連接

在芯片的電氣連接中，用于連接芯片與基板、芯片與引線框架、或芯片與芯片的連接引線，通常由高純度金制成。金具有出色的延展性，既可以加工成極薄的片材，又可以拉伸成細線，這些特性都非常有助于布線過程的開展。此外，金具有良好的抗氧化性，因此相應(yīng)可靠性也得到提升，同時卓越的導(dǎo)電性能又賦予其良好的電氣特性。

然而，由于金價較高，制造成本也相對較高，因此在布線過程中有時會使用較細的金絲，一旦拉伸過度便容易發(fā)生斷裂，這也限制了金絲的使用。為了解決這一問題，人們開始將銀等其他金屬與金混合制成合金，同時也會使用鍍金銀、銅、鍍鈀銅、鍍金鈀銅等金屬材料。

目前，銅絲正在逐漸替代金絲，這是因為銅的可鍛性和延展性僅略遜于金絲，同樣具備良好的導(dǎo)電性能，但卻具備明顯的成本優(yōu)勢。然而，由于銅易氧化，銅絲可能會在布線過程中或之后被氧化，所以與金絲布線不同的是，銅絲布線的設(shè)備采用密封模式且內(nèi)部充滿氮氣，以防止暴露在空氣中的銅絲被氧化。

包裝材料：裝運過程中的卷帶包裝

封裝和測試完成后，半導(dǎo)體產(chǎn)品會被運送給客戶。半導(dǎo)體產(chǎn)品包裝通常采用卷帶（T&R）包裝和托盤（Tray）包裝兩種形式。卷帶包裝是指將產(chǎn)品封裝放在帶有“口袋”的膠帶上，“口袋”的尺寸需與產(chǎn)品封裝尺寸一致，具體操作是將膠帶卷起形成一個卷軸，再將卷軸打包并發(fā)送給客戶。托盤包裝指將產(chǎn)品封裝放入一個專用托盤，然后將多個托盤堆疊起來，打包裝運。

晶圓級封裝材料的展望

在詳細介紹傳統(tǒng)封裝中各個工藝流程所使用的材料后，我們將在下一篇文章中重點探討晶圓級封裝所使用的材料。除了介紹這些材料的組成成分外，還將探索這些材料在確保半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量和耐用性方面發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

審核編輯：劉清