专栏推荐 | 薄基板翘曲问题的改善（封装方向）

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文章题目：《薄基板翘曲问题的改善 》

文章来源：摩尔芯球速芯微专栏

文章正文

（阅读大概需要10分钟）

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主题选定

主题：

薄基板(0.13毫米)翘曲问题的改进UFBGA 5X5 

目标：

• ü提高良率> 99.5%， 

• ü控制基板翘曲 <3mm

选定理由

• 基材越薄，在加工过程中翘曲影响越大。

• 从数量和FCST趋势来看，UFBGA 5X5将有明显的上升，并占很大一部分。

• package   size5X5接近技术极限(0.13mm 2层/package   size5X5/双芯片/0.2球尺寸)

（基板厚度趋势图）

目前现状

封装信息:        

• 封装类型 :UFBGA 5X5   

• 缺陷种类 : 不规则变形/弯曲   

• 失败比率 : 100%

（问题描述）

（图片展示）

Remark：

• 翘曲接近10mm. 

• 良率≤92%

原因分析

1、鱼骨图分析-翘曲问题

2、总结FE阶段的翘曲数据，JMP分析： 

Remark： 通过数据分析可知，OVEN1、OVEN2、WB对基板翘曲有显著影响。WB后最大6.16mm 影响因素是：温度。

3、材料因素分析1:

Remark：经数据分析，翘曲变形与上芯片有明显的变化。

材料因素分析2：

如表所示，衬底内部材料的不匹配导致衬底翘曲。

（第一部分、基板构造）

（第二部分、封装结构变化）

Remark： 

• 基板翘曲：基片材料不匹配导致翘曲问题。 

• 封装翘曲：是由于模具、薄膜和基板的不均匀造成的。

材料因素分析3：

参考文件 : PCB 制造过程中的基材涨缩之形成机理及控制/多层线路印制。

Remark： 

• 参考第一部分研究，铜率>50%可减少翘曲。 

• 上下两层设计(Cu&SM率)趋于1:1的比例可以形成镜面效果，减少翘曲。

分析总结：

机器-治具& 设备运行：

1、烤箱——加入载具少翘曲。

2、MD——将load/unload指标的间隙从3mm调整到5mm

工艺阶段 & 有效的温度：

1、烤箱——检查路线，降低烤箱站的效率。

2、烤箱——调整固化曲线以降低翘曲标准。

3、WB——通过降低WB加热温度来减少翘曲 

材料–BOM & Design：

1、改变物料BOM，调整基板结构，减少翘曲

评估与执行

1、烤箱工艺改善

（1）将工艺路线更改从DB1/Oven1/DB2/Oven2 cure调整为DB1/DB2/ cure 减少固化阶段，避免影响，减少翘曲。

Remark：取消 oven1，变形从平均最大4.91mm下降到3.5mm，有明显的改善。

（2）调节温度曲线从3个阶段治愈到5个阶段治愈，添加载具以减少翘曲变化

（第一部分、温度曲线改善）

数据分析：

Remark：增加载具并调整固化曲线后，翘曲范围减小2.5mm，最大翘曲 范围由4.3mm减小到3.4mm。

2、WB工艺改善确认

（1）将WB热块温度从160℃调整到120℃

Remark：调整WB加热温度后，翘曲量由平均最大4.43mm降至3.5mm，平均下降到2.89mm，有了明显的改善。

效果确认

1、良率状态 & 翘曲

Remark : 产率为99.5%，未发现任何基材翘曲问题。翘曲从最大6.16mm下降到2.9mm

残留问题

1、总结

（1）新基板的实验

（2）Low CTE 的核心验证

感谢观看

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