繼上兩篇我們講了回流焊工藝遇到的挑戰(zhàn)及新的TCB工藝及其設備細節(jié)。
推薦閱讀：
本文將繼續(xù)討論TCB工藝量產(chǎn)過程中質(zhì)量控制要素及優(yōu)化手段。
圖10為TCB封裝的產(chǎn)品凸點熱壓鍵合的剖面圖，芯片-基板間距控制良好，焊接過程不超過4秒。
圖10? TCB焊接剖面圖
基板和芯片將賦予不同的加熱溫度，以減少兩者的膨脹效應差距?；逯饕蓴?shù)層有機材料構成，其翹曲效應受溫度的變化影響較大，而芯片的形變則顯著低于基板。基板的加熱溫度保持在較低的程度（如140度左右），而芯片則在脈沖加熱器的作用下快速加熱（超過100度/秒）和快速降溫（超過50度/秒），這樣可以顯著減少熱量傳導給基板，貼片過程中基板可持續(xù)保持在較低的溫度而不會過度膨脹。
其他一些有助于貼片質(zhì)量的工藝優(yōu)化：1. 在芯片與基板對位之前，芯片已經(jīng)被加熱到待機溫度（約220度）；2. 對位光學相機是熱控設計的，可以保證高溫測量的精度；3. 基板加熱板的真空通路系統(tǒng)與基板有著良好的圖案匹配度，基板在加熱狀態(tài)下可適度軟化，在強力真空作用下貼合更平整，共面度更高。
TCB貼片頭垂直方向選用了ZERODUR光柵尺，以提供高精度的垂直位置控制，從而能夠精準的識別到錫球固液相變以及隨后的精細位移控制。貼片頭與基板加熱板的熱膨脹校準，用以補償貼片頭的垂直移動距離，從而更進一步提高精度，尤其是在固液相變以及錫液界面收縮過程中。每顆芯片在貼裝過程中都會檢測共面度，并反饋給貼片頭主動傾斜補償，以滿足3um的共面度。在芯片和基板之間的錫焊完全固化前，提前釋放真空吸附的芯片也可導致芯片翹起失效。適當增加貼片頭的等待時間可以有效避免該失效。另外一種替代方法，即通過壓力傳感器的信號監(jiān)測錫焊固化。冷卻過程中，錫焊固化會將貼片頭向下牽扯，表現(xiàn)為張力信號的增加。
量產(chǎn)中的工藝過程控制
為了滿足可靠量產(chǎn)的需要，不同的TCB之間的輸入輸出經(jīng)過校準后，其性能可都到一致性匹配。這樣生產(chǎn)同一個產(chǎn)品時，所有的TCB設備會下載相同的工藝參數(shù)，不需要針對某一臺TCB設備再單獨設置。應用PCS（過程控制系統(tǒng)）監(jiān)測重要的工藝指標參數(shù)。如果指標參數(shù)與目標值嚴重背離（如貼片頭的壓力，高度和溫度等），PCS系統(tǒng)會將設備自動停止，并指導操作員做出相應的響應。PCS系統(tǒng)之外還集成了統(tǒng)計分析能力，可以反映每臺設備的性能趨向，用于決定是否觸發(fā)設備維護。充分利用強大的日志文件。貼片過程中的日志文件可以有效反映生產(chǎn)過程中的各種缺陷，如外來異物，助焊劑不足等等（如圖11，圖12所示），方便操作人員及時定位失效原因并給予修復。
圖11 異常焊接記錄顯示當出現(xiàn)其它物質(zhì)時的曲線圖
圖12 異常焊接記錄顯示當出現(xiàn)助焊劑不足時的曲線圖
寫在最后，英特爾公司采用的全新的TCB技術讓人眼前一亮，在封裝領域匹配了晶圓設備的性能。然而該工藝的特點以及精密的部件注定其成本不會低廉，維護諸多不易，應用場景較為苛刻。相信隨著ASMPT公司對該設備的進一步優(yōu)化且簡化，并深度客戶定制，業(yè)界采用該技術用于量產(chǎn)的公司會越來越多。
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦半導體網(wǎng)）：TCB熱壓鍵合量產(chǎn)過程中如何控制貼片質(zhì)量及優(yōu)化手段