宜特推出 Warpage 翹曲量測服務，解決 IC 上板 SMT 空焊早夭現象

隨著 MCM 多晶片模組、系統級封裝與 Fan-in / Fan-out 等先進封裝在市場上廣被開發，但是這樣的元件使用的材料相當複雜且多元，堆疊在一起時，卻時常因材質本身熱膨脹係數不同（CTE）產生翹曲（warpage）現象。為協助客戶可以進一步釐清產品翹曲狀況，避免失效，宜特推出翹曲量測服務，預計將可協助客戶獲得晶片與 PCB 的翹曲資訊，藉以改善與預防。

宜特指出，在宜特板階可靠度（BLR）實驗室遇到多起翹曲案例，例如在 IC 設計時，IC 晶片本身品質沒問題，但是當 IC 上板 SMT 後，卻過不了後續的驗證。原因來自於上板後的翹曲問題，導致後續可靠度發現早夭，嚴重甚至須將產品退回到最初的 IC 設計階段。

宜特進一步說明，除了晶片元件本身會發生翹曲外，晶片透過表面黏著技術（SMT）結合到電路板時，因晶片與電路板 CTE 不同，翹曲的狀況就會加劇。而當翹曲超過一定的幅度，就會造成 SMT 的焊接品質不良，也影響後續的可靠度測試結果。

「如何妥善安排這些溫度特性不同的材料依序堆疊，在加熱與散熱時不會互相影響，是相當嚴苛的技術挑戰。」宜特表示。

宜特進一步表示，PCB 也會有翹曲的狀況，原先以為 PCB 厚度只要超過 1.6mm，PCB 本身發生翹曲的機率會較小，實則不然。宜特板階可靠度實驗室曾經有個經典案例，IC 上板至 PCB 時，以為只是 IC 零件有翹曲問題（圖一、圖二），宜特做了一連串的 SMT 製程參數調整，依舊發現空焊與短路問題，最終發現原因，不只是 IC 有翹曲，PCB 也有翹曲，且翹曲變形量過大（圖三）造成 SMT 異常。

▲ 圖一：哭臉變形元件使用哭臉鋼板（frowning stencil）。

▲ 圖二：笑臉變形元件使用笑臉鋼板（smiling stencil）

▲ 圖三：原以為 PCB 變形量很低影響不明顯，但實測發現，PCB 變形量大於零件，此時就不能依循笑臉變形元件使用笑臉鋼板，而必須改成使用哭臉鋼板。這代表 PCB 的翹曲問題，也會影響造成 SMT 異常。

因此，若能在 SMT 前，取得晶片與 PCB 翹曲相關資訊，將可事半功倍。

宜特引進量測翹曲服務，可以針對元件與 PCB 來模擬翹曲的程度（圖四），再去調整 SMT 的參數設定，確保 SMT 過程中有良好的焊接品質，如此可避免因不良焊接品質導致影響可靠度驗證，同時也能模擬後續可靠度驗證的環境條件，從中觀察產品因溫度導致翹曲、變形、甚至是斷裂，並搭配軟體進行壽命分析與預估，將可協助客戶節省不必要的成本開銷。

▲ 圖四：SMT 上板前，可針對元件與 PCB 進行模擬分析，預先了解翹曲情形。（Source：Akrometrix）

在宜特板階可靠度實驗室觀察中，翹曲的問題勢必會持續存在，材料的特性雖然無法控制，但如果透過篩選的方式，找出翹曲方向相同的零件與 PCB，不僅不會降低可靠度的壽命，也能找到完美翹曲比例，達到 1+1>2 的價值。