近期，由雅时国际商讯主办的一步步新技术研讨会惠州场举行，会上深圳市福英达工业技术有限公司徐朴总经理就超微焊料在微电子与半导体封装中的应用进行演讲，得到众多听众的好评与关注，以下就重点部分进行摘要。

徐总拥有20多年从事微电子焊锡材料的研发技术管理经验，以项目负责人及主研人身份承担完成多项国家、省市重大科技项目。此次他就应用于突破摩尔定律限制的先进封装技术，需要尺寸小的超微封装材料；超微焊粉受传统的制粉工艺限制，存在球形度差、分选难，粒度不均，收获率低的技术瓶颈；超微焊料需要特定的助焊剂，我国研发起步晚，研发周期长，国内应用场景少，进展缓慢等问题，介绍独特液相成型专利技术制成的超微焊锡粉、超微锡膏系列产品，可满足Mini/Micro LED、SiP、微机电等微型化封装应用场景。

摩尔定律的发展接近物理极限，使得集成电路向集成系统转变，系统级集成封装成为后摩尔时代的发展趋势，因此先进封装测试的工艺技术、设备及材料起到至关重要的作用。其中，对于封装焊料来说，要满足导电、导热、强度、防护等多种更高要求。

超微焊粉发展现状

焊粉粒径的选择有其原则，要与开口（焊盘尺寸）相适应，颗粒过大印刷锡膏量不稳定或不足。一般为圆形开口的1/8，方形开口的1/5，厚度的1/3。

而超微焊粉经过20多年的发展，其粒径也越来越小（见图1）。

图1 超微焊粉发展路线

超微焊粉制造方法

超微焊粉的制造工艺有三，分别是气雾化工艺、离心雾化工艺、液相成型工艺。

其中，液相成型工艺采用Fitech技术（见图2），将液态金属置于另一高温液态介质中，使用高速剪切或高频超声能量将液态金属细化为微小颗粒，悬浮在液态介质中，冷却凝固为球形粉末。Fitech技术的优点在于球形度好、粒径可控、分布均匀；但缺点在于技术门槛高，工艺复杂，成本相对高。

图2 液相成型工艺

超微焊粉的要求

一是要求在形貌上真圆度高。

锡粉颗粒的球形度将影响锡膏内颗粒的填充行为，如非球形颗粒影响其流变阻力，锡粉球形度不好，会使得印刷、点胶、喷印重现性差，脱模困难。Fitech 超微焊粉球形度好，真圆度达到100%。表面平整光滑，相同体积内的颗粒流变性能稳定，确保锡膏应用的稳定性以及印刷、点胶、喷印设备的使用寿命。图3为不同工艺超微焊粉真圆度的比较。

图3不同工艺超微焊粉真圆度比较

二是要求粒度分布窄。

锡粉颗粒的粒度分布也将影响锡膏内颗粒的充填行为，进而影响其流变性能。如果粒度控制不好，就会导致批量重现性差，印刷、点胶、喷印困难。

Fitech独特的制粉、分选技术，超微焊粉粒度集中度高，优于IPC和JIS指标（见图4），使其制成的锡膏具有更加优异的出胶，印刷的下膏量更为稳定。T9和T10目前已经量产。

图4 粒度分布与相关标准要求

三是要求氧含量低。

超微焊粉的比表面积随着粒径尺寸的减小呈平方数增长，要保证超微焊粉具有一定厚度的氧化膜来保护锡粉进一步氧化。锡粉氧含量的高低直接影响了锡膏焊接后有无锡珠及锡膏粘度稳定性。

Fitech进行了大量的工艺精进，使得超微焊粉的氧化膜薄而致密，Coating技术使Fitech超微焊粉拥有合理的氧含量，从而确保锡膏良好的应用性能。

超微焊料的产品应用

超微焊料的产品主要应用有三，分别是超微锡膏、环氧锡膏、各向异性导电胶（见图5）。

图5 超微焊料的产品应用

超微焊料在Mini/Micro LED中的应用

以Mini/Micro LED显示为例，其要求元件一致性好，点密度大，下料孔径小，元器件尺寸小、薄、轻；锡膏印刷后续固晶工艺时间长，焊料特性保持度要求高；回流焊接和固化工艺不同于普通SMT工艺。

当点间距<p1.0时，将导致焊盘尺寸微小化，则带来了焊料粒径尺寸、钢网、焊料应用的挑战，包括锡膏印刷后续固晶工艺时间长，对焊料特性保持度要求高，回流焊接和固化工艺不同于普通其他工艺。

对于100μm×200μm的Mini LED芯片，由于焊盘尺寸限制，必须选择Type 7 (2~11μm)的焊接材料；对于75μm×130μm的MiniLED芯片，同样是由于焊盘尺寸限制，必须选择 Type8 (2~8μm)及以上的焊接材料。如若不然，则无法满足焊接所需最小的焊料量，进而导致焊接不良现象（见图6）。

图6 不同间距要求下的焊料

Fitech可提供良好粘度稳定性、持续粘着力的超微锡膏产品解决方案，非常适用于高密度微细间距，形成微凸点，有效解决了钢网开孔印刷的极限及巨量转移问题。可实现单芯片开孔或多芯片开孔的自组装工艺方式（见图7）。

图7 超微锡膏产品解决方案

超微焊料在半导体SiP封装中的应用

SiP是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。与SoC（片上系统）相对应。不同的是SiP系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式，而SoC则是将一个系统所需的所有组件都集成在一块芯片上。

SiP封装涉及到大量芯片和器件，要求必须有高良率，故对封装焊料工艺可靠性要求高。同时，尺寸缩小带来数量上的急剧升高，要求封装焊料的工艺要高效。SiP封装密度高、芯片尺寸、焊盘尺寸、Pad 间距极小，对封装焊料品质提出更高挑战。

目前，封装球状端⼦类型可分为超微锡膏印刷制造微凸点和μBGA植球。但是，两者优缺点很明显。超微锡膏是目前在多数场景下理想的SiP封装焊料。

图8 锡膏印刷植球和μBGA植球对比

μBGA植球优点：

与引线焊接相比增大了封装密度和散热性；形状规则、一致性好。

μBGA植球缺点：

应用于制造微凸点时，80μm以下的μBGA微球价格高，产量低、供应链存在风险，设备贵，工艺复杂，国产化程度低。

超微锡膏优点：

应用于制造微凸点时，点径或线宽低至50μm；价格低，不受产量限制；配套设备成熟，工艺简单；效率高，完全国产无“卡脖子”问题。

超微锡膏缺点：

保证凸点形态一致性困难。

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深圳市福英达工业技术有限公司是一家全球领先的微电子与半导体封装材料方案提供商，国家高新技术企业。自1997年以来，深耕于微电子与半导体封装材料行业。

自创立以来，福英达始终坚持自主创新，经过20余年的不断积累，福英达已经在全球微电子与半导体封装焊料制造业独树一帜，并且在超微焊接材料领域独占鳌头。福英达公司拥有从合金焊粉到应用产品的完整产品线，是目前全球唯一一家可生产T10至T2全尺寸合金焊粉的材料生产商，并已将技术应用到多种产品中。

福英达公司锡膏、锡胶及合金焊粉等产品广泛应用于微电子与半导体封装的各个领域。得到全球SMT电子化学品制造商、微光电制造商和半导体封装测试商和其它软钎焊领域的普遍认可。产品系列(Product series):Type6（5-15μm）~Type9(1-5μm)超微锡膏、Type6（5-15μm）~Type9(1-5μm)超微锡胶、Type6（5-15μm）~Type10(1-3μm)超微焊粉、各向异性导电锡胶、金锡焊料等不同合金成分组成、不同熔点温度的微电子与半导体封装焊料。