지난 여름 동남아시아를 방문했을 때 인디엄의 기술팀과 저는 주요 장비 공급업체와 플립칩 딥핑 공정에 대해 논의할 기회가 있었습니다. 주제 중 하나는 플립칩 플럭스 딥핑 트레이에서 디바이스(범프 패키지 또는 다이)를 '픽업'하는 과정과 다양한 요인이 디바이스를 끈적한 플럭스에서 제거할 수 있는지 여부에 미치는 영향에 관한 것이었습니다. 플립칩부터 MEMS 패키지 어셈블리, WL-CSP 플럭스 딥핑에 이르기까지 모든 플럭스 및 솔더 페이스트 딥핑 공정과 관련된 논의가 동일합니다.
한동안 미스터리였던 것은 왜 작은 기기가 큰 기기보다 침지 트레이에서 꺼내기 더 어려운지였습니다. 이는 논리에 어긋나는 것처럼 보였습니다:
- 는 더 가볍기 때문에 (질량이 더 낮기 때문에) 픽업이 더 어렵지 않고 더 쉬워질 것입니다.
- 동일한 I/O 크기와 밀도(단위 면적당 I/O 개수)의 경우 앞서 설명한 대로 확장 점성("점착")의 효과는 장치 면적에 따라 선형적으로 확장되어야 합니다. 따라서 플럭스 접촉 면적의 영향은 없어야 합니다.
고려해야 할 세 번째 측면이 있다는 것을 알게 되었는데, 바로 진공 픽업 헤드와 디바이스의 정확한 정렬입니다.
이 정확도는 장치의 중심이 픽업 노즐의 중심과 얼마나 조심스럽게 정렬되는지에 따라 달라집니다. 상상할 수 있듯이 최악의 시나리오는 진공 헤드 배치가 부정확할 경우 오버팩(테이프 및 릴 또는 와플팩) 안에서 움직이도록 방치된 패키지를 픽업한 다음 매우 빠른 속도로 플럭스에 담가야 하는 경우입니다. 이러한 효과를 완화하기 위해 진공 헤드는 항상 접촉 둘레(항상 노즐 외경보다 작음)가 다이 영역 내부에 있도록 설계됩니다. 따라서 통계적으로 도출된 "유지 폭(KOW)"이 있는데, 이는 패키지의 크기가 작아질수록 부정적인 영향이 더 커집니다.
원형 노즐을 사용하는 간단한 상황의 경우는 아래 그림에 나와 있습니다.
아래 그림과 같이 "유효 면적 %" = 노즐 면적 / 패키지 면적의 함수로 정사각형 패키지의 패키지 너비로 효과를 표시하는 것은 간단한 수학입니다. 장치를 위로 당기는 데 작용하는 유일한 힘은 노즐 외부와 내부의 압력 차이에 노즐 내부의 면적을 곱한 값이라는 점을 기억하세요.
소형 다이 및 패키지를 픽업하는 기능에 영향을 미칠 수 있는 다른 요인도 있는데, 모두 밀봉된 패키지/노즐 캐비티 내부와 외부 공기 사이의 압력 차이 감소와 관련이 있습니다:
- 패키지/노즐 인터페이스의 작은 누출은 큰 노즐 내부보다 작은 노즐 내부의 진공에 더 큰 영향을 미칩니다.
- 대기압은 다를 수 있습니다(해발 고도 또는 기상 조건).
따라서 노즐이 침지 트레이에서 작거나 문제가 있는 다이를 픽업할 수 있는 가장 좋은 방법은 다음 중 하나 이상을 구현하는 것입니다:
- 낮은 "점착" 플립칩 또는 MEMS 플럭스
- 노즐 설계 및 장비 허용 오차로 노즐 유효 면적 극대화(KOW 감소)
- 플럭스 침지 트레이에서 느린 인출
- 테이프 및 릴 또는 와플 포장 다이 또는 패키지의 포장 "포켓" 공차 강화
여기서 단점은 점도가 낮거나 점착력이 낮은 플럭스는 리플로 전이나 리플로 중에 부품을 제자리에 고정하지 못할 수 있으며, 더 느리고 정밀한 침지 및 배치 공정은 처리량을 감소시킨다는 점입니다.
현재 인디움 코퍼레이션은 담그기 가능한 초저잔류 플럭스 및 잔류 플럭스 제로에 가까운 제품군을 확장하고 있으며, 앞으로 몇 달 안에 더 많은 정보를 알려드릴 예정입니다. 여러분의 연구 결과를 언제든지 공유해 주세요.
'유효 영역'이라는 용어를 만들어준 제 친구 조효윤 박사님께 감사드립니다.
건배! Andy
