晶圆级CSP装配工艺的印刷钢网的设计和制作

文章摘要：1）印刷钢网的设计印刷钢网的设计及制作工艺影响到锡膏印刷品质、装配良率和可靠性。考虑与当前工艺的兼容性，钢网厚 度的选择既要考虑晶圆级CSP对锡膏量的要求，同时又要保证满足板上其他元件对锡膏量的要求。目前工厂 内6 mil或5 mil厚度的钢网较常见，但是对于0.4 mm的晶圆级CSP可能并不合适，有时可能需要选用4 mil厚 的钢网。使用较厚钢网印刷，可能会导致锡量过多而桥连，或者塞孔导致印刷不完整。较薄的钢网印刷，脱 模比较容易，锡膏传送效率较高，但可能会导致锡量少的问题。合适的开孔设计，理想的宽深（厚）比，或 开孔面积比可以获得满意的印刷效果。那么，什么是合适的开孔面积比呢？我们说获得较

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　　1）印刷钢网的设计

　　印刷钢网的设计及制作工艺影响到锡膏印刷品质、装配良率和可靠性。考虑与当前工艺的兼容性，钢网厚 度的选择既要考虑晶圆级CSP对锡膏量的要求，同时又要保证满足板上其他元件对锡膏量的要求。目前工厂 内6 mil或5 mil厚度的钢网较常见，但是对于0.4 mm的晶圆级CSP可能并不合适，有时可能需要选用4 mil厚 的钢网。使用较厚钢网印刷，可能会导致锡量过多而桥连，或者塞孔导致印刷不完整。较薄的钢网印刷，脱 模比较容易，锡膏传送效率较高，但可能会导致锡量少的问题。合适的开孔设计，理想的宽深（厚）比，或 开孔面积比可以获得满意的印刷效果。那么，什么是合适的开孔面积比呢？我们说获得较高的锡膏传送效率 的面积比就是最佳的开孔面积比。锡膏的传送效率F＝实际获得的锡膏量V/1理论锡膏量×100％。对于圆形 开孔开以采用如下方法计算其面积比s

　　譬如，在厚度为4 mil的钢网上开一直径为9 mil的圆形孔，则其面积之比为s=9/（4×4）=56.25％，理论 锡膏量为V=3.14×（9×9/4）×4＝254（立方毫英寸）。

　　对于方形开孔开以采用如下方法计算其面积比s：

　　譬如，在厚度为4 mil的钢网上开一边长为9 mil的方孔，则其面积之比为s＝9/（4×4）＝56.25％，理论锡膏量为V＝（9×9）×4=324（立方毫英寸）。

　　根据经验值，当开孔面积比s＞/=0.67时，锡膏传送效率会较高，印刷效果好。通过图1可以看到锡膏传送 效率和开孔面积比之间的关系。我们可以发现，随着开孔面积比的增大，锡膏传送效率也随之提高。

图1 传送效率和开孔面积比之间的关系

　　通过锡膏量的标准偏差，可以了解每个焊盘上锡膏量是否均匀。标准偏差越小，说明锡膏量越均匀。比较 锡膏量的标准偏差和开孔面积比之间的关系，在图2中我们可以发现，开孔面积比越大，锡膏量的标准偏差 越小，印刷的一致性越好。

　　对于球间距是0.4 mm的晶圆级CSP推荐如下的钢网设计：

　　①钢网厚度为4 mil，可以才用9 mil的方孔或10 mil的圆孔；

　　②钢网厚度为5 mil，推荐采用10 mil的方孔或11 mil的圆孔。

　　对于球间距是0.5 mm的晶圆级CSP推荐如下的钢网设计：

　　钢网厚度4～6 mil，推荐采用11 mil方孔。

　　2）印刷钢网的制作

　　印刷钢网的材料一般为不锈钢箔，根据使用的工艺也有其他的一些材料，如镍等。钢网上孔的开设可以应 用化学蚀刻、激光切割、化学蚀刻与激光切割相结合，以及电铸的方式（Electroform），这几种制作方法 所获得的开孔质量不一样，成本也会有较大差别。激光和电铸获得的开孔质量较好，但价格也会比较高。对 于密间距高精度的应用，如晶圆级CSP，一般采用激光切割，甚至应用电铸的方式。但在印刷背面基准点的 制作，需要应用半蚀刻的方法。利用激光将孔切割好之后，一般需要将孔壁和钢网表面电解抛光，去除毛刺 和金属熔渣及一些氧化物，以保满意的证印刷品质。该道工序非常重要，印刷时脱模不好，或锡膏被拉尖， 塞孔往往与孔壁粗糙或毛刺相关。有时还需要在钢网表面上镀镍，防止磨损，改善脱模效果。

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