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• 發布時間：2022-06-02
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【概要描述】光電器件倒裝封裝

? ?一個不斷增長的需求，包括光學器件，如激光器和微電子組件的高亮度 LED 對制造商提出了新的挑戰。 Finetech 設備專注于解決那些需要最高貼裝精度，精確的鍵合溫度，可控制的壓力變化的挑戰。

? ?連接到其他線路板元件上的光學元件的保養以及校準的位置將對組裝后成品的產品生命周期起到決定性的作用（包括最佳的產品表現以及達到最高的可信度）。原始貼裝元件的準確度以及線路元件靈敏度的結合取決于設備的性能以及可控制度，保持產品生命周期的準確性取決于組裝原材料質量的優劣。

? ?在倒裝芯片的高密度組裝中，使用焊料是一種比較流行的做法，AuSn 金錫焊料預植一直以來被用于無助焊劑的管殼封裝、芯片貼裝和熱沉貼裝。

現在 AuSn 焊料已經成為用于倒裝芯片的精密光學芯片粘接材料的選擇。金錫有很多優點在這個應用中

AuSn 焊料的優點


無需助焊劑


不同于普通的焊料，Au/Sn 不需要助焊劑來清除表面的氧化層，省去助焊劑及助焊劑清除的步驟可以縮短組裝工藝流程這也避免因清除助焊劑殘留而導致的對光學組件的污染。


硬度


一旦熔化形成金錫合金，隨著時間的推移也不會有形變、軟化的產生。


浸潤性


金錫材料可以與焊點形成強度高、均勻性好、無空洞的連接，而這恰恰是一些新型無鉛材料的缺點。


抗腐蝕性


Au/Sn 材料的抗腐蝕性較好，不需要額外的措施來輔助。

優異的熱性能

Au/Sn 高的導熱率可以迅速將熱量帶走而不產生額外的壓力，這在高密度封裝中是一個重要問題。


高的電導率


Au 高的電導率為大功率器件提供了低電阻連接。


長期穩定性


當沉積在Ni，Pd 或 Pt 上時，金屬間化合物的生長速率較低。


無鉛驗證


在無鉛要求產生的一大批不知名的無鉛焊料之前，AuSn 器件封裝已經使用了數十年。

金錫規則

惰性氣體保護

在金錫焊接過程中，使用惰性氣體保護無需使用助焊劑也可以去除元件表面的氧化層。

Au-Sn 凸點

圖 1 為簡化的 AuSn 相圖，顯示了在 278℃ 的共晶溫度下，包含質量分數 80% 的 Au 以及質量分數為 20% 的 Sn。圖 1 同樣說?明在共晶比例之上，隨著 Au 含量的增加，熔點快速增加。

例如經實驗，1% 的 Au 成分的增加，熔點會提高 30℃，這是 Au80-Sn20 bumping 的材料特性。一個成熟的凸點形成方法是電鍍一層厚的金層，再以一層薄的錫層覆蓋，兩者的比例要控制的合理。凸點回流得到共晶成分。

別的凸點形成方法包括在正確的比例黃金和錫層交替連續蒸發，回流具有合適組分的預成型錫球，印刷或噴射 AuSn 焊料膏，或采用單一的成分可控的金錫合金溶液進行電鍍。

光電器件組裝工藝

光電器件組裝要求是對準位置、貼裝位置、鍵合溫度、壓力和時間的控制都有極高地精度控制能力，一臺優秀的設備必須要有自動控制這一切的能力。

結論

和別的焊料相較而言，金錫共晶焊料具有很多優點，所以更適合使用在封裝光電器件上，同時也需要和設備的能力和工藝工程緊密地結合在一起。一臺全自動設備可以做到貼裝精度 5μm 左右。

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