導入低溫焊接LTS製程 宜特助客戶降低封裝翹曲變形量

透過精確控制焊接溫度與錫膏體積，錫鉍合金(Sn-Bi)錫膏與SAC305錫球的焊接點，在適當錫膏體積與回流焊溫度控制下，可看出錫球具備良好的擴散性，且無熱滴淚(Hot Tearing)狀況發生。宜特科技

有鑑於近期異質整合晶片上板後的翹曲狀況頻率提升，導致後續可靠度因空冷焊而造成早夭現象，為協助客戶克服此一品質問題，宜特日前宣布，導入低溫焊接LTS製程(Low Temperature Soldering；LTS)，藉由使用小尺寸WLCSP封裝零件，執行異質合金焊接，並進行後續可靠度驗證，從溫度循環試驗(Temperature Cycle Test；TCT)結果顯示，LTS製程在可靠度TCT實驗中的表現，和一般無鉛製程相比，並不遜色，將有助於客戶降低翹曲變形量。

宜特觀察發現，系統單封裝已成為現今趨勢，各種不同材質、不同功能的晶片整合進同一封裝，這樣的封裝元件使用的材料相當複雜且多元，堆疊在一起時，因材質本身熱膨脹係數不同(CTE)就會產生翹曲(Warpage)，成為表面黏著製程良率最大挑戰。

針對預防翹曲造成空焊現象，一般傳統做法是，模擬確認翹曲數據，調整錫膏印刷鋼板設計及回流焊溫度，藉此減少因翹曲造成空焊及短路問題的機率。依據此方式，宜特已成功替多家廠商克服PCB或IC翹曲的焊接問題。

然而上述傳統方式，可以藉由修正錫膏來避免空焊或短路問題，但如果翹曲程度太高，就無法藉由控制錫膏量來解決了。為解決此議題，宜特科技板階可靠度(BLR)實驗室導入新的做法-低溫焊接製程，藉由減少熱應力，以降低翹曲變形量。

宜特指出，產生翹曲的主要原因，來自於使用不同材料的IC堆疊後，由於不同材料的熱膨脹係數不同，經過高溫焊間產生形變。溫度越高，因熱應力造成封裝後的IC (Package)變形程度越大。

因此，藉由降低SMT焊接溫度，將可大幅減少熱應力，藉此不僅可改善PCB與零件的翹曲程度外，也可減少能耗。而一般無鉛焊接所使用錫、銀、銅合金的熔點溫度約在220℃，峰值溫度達到230℃~250℃，而低溫焊接所使用錫、鉍合金熔點溫度為140℃，峰值溫度則可降低到170℃~200℃。

宜特進一步指出，低溫焊接LTS製程因為不同合金所要求熔融溫度不同，而容易產生熱滴淚(Hot Tearing)效應，宜特也克服此項挑戰，藉著精確控制溫度與錫膏體積，即可避免LTS製程中出現熱滴淚的現象(如圖)。

宜特表示，在封裝材料無法解決CTE 問題之前，LTS製程不失為一個降低翹曲程度的方式。而在實際應用上還包含了主被動零件，如晶片電阻、電容、記憶體、電晶體等等，越早準備就越早能切入市場。