장치 손상없이 CSP에서 안정성 검증 테스트 수행

백지

특히 휴대 전화 시장에서 시스템 소형화로 인해 첨단 패키징 기술 6 밀리미터 (mm) 이하의 제품을 수용 할 수 있습니다. 불행히도 전통적인 에폭시 플라스틱 패키지는 극히 얇은 스마트 폰 및 기타 모바일 장치를 제조하기에는 부적합합니다. 풋 프린트 영역은 집에있는 칩의 6 배 이상입니다.

핸드폰 및 기타 핸드 헬드 및 웨어러블 전자 제품에 적합한 솔루션은 칩 크기와 동일한 CSP (Chip Scale Packages)입니다.

핸드폰 및 기타 핸드 헬드 및 웨어러블 전자 제품 칩과 크기가 같은 CSP (Chip Scale Packages)입니다. CSP는 솔더볼을 사용하여 회로 기판에 직접 부착됩니다. 불행하게도, CSP를 너무나 매력적으로 만드는 크기 장점은 취급하기 쉽고 손상되기 쉽습니다. 이로 인해 장치를 검증 할 수있는 새로운 방법이 필요해졌습니다.이를 통해 오류를 이해하고, 신뢰도 자격을 무효로하기 전에 차단하고, 선별하기위한 프로세스 중에 도입하지 않기 때문입니다.

얇고 가벼워 포장 산업에 "움직이고 있습니다"

오늘날, 스마트 폰을위한 최첨단 기술은 iPhone 7.6의 경우 두께가 5mm이며 4mm 및 4 mm 두께의 iPhone 8.8S 및 iPhone 9.5과 비교됩니다. 배터리와 스크린이 줄어들지 않기 때문에 이러한 얇은 제품 프로파일을 얻기 위해 포장 및 기판의 크기를 줄여야 CSP로 전환 할 수 있습니다.

패키지가 점점 작아지고 있으므로 자격 요건이 커지고 있습니다.

패키지가 점점 작아지고 있으므로 자격 요건이 커지고 있습니다. 리서치 회사 인 Prismark의 Brandon Prior에 따르면 Apple 5S는 50 μm 라인 / 공간 (L / S) 및 CSP를 0.4mm 피치로 사용하는 최초의 모바일 장치였습니다. Prismark는 CSN 및 웨이퍼 레벨 CSP (WLCSP)의 28 % 이상이 0.4mm 이하가 될 것으로 예측하고 있습니다. Qualcomm의 패키지 엔지니어링 담당 수석 이사 인 Steve Bezuk은 2018 후반 동안 패키지가 거의 없었지만 ICP 패키지의 거의 절반을 차지한다고 설명하면서 IMAPs Device Packaging Conference에서 2014의 패키징 문제를 논의했습니다.

한편, CSP 기판은 더욱 얇아지고있다. 제조 공급망을 담당하는 SEMI 세계 산업 협회는 오늘날의 최첨단 CSP 기판은 15 미크론 (μm) 선과 공간을 가지고 있으며 더 미세한 선과 공간으로 나아가 ≤110 μm의 미세 범프 피치를 처리 할 수 ​​있다고 말합니다. SEMI는 "글로벌 반도체 패키징 재료 전망 - 2013-2014"이라는 제목의 보고서에서 기판 공급 업체들은 5μm의 빌드 업 레이어의 지름을 통해 40μm 라인과 스페이스, 2015μm을 목표로 삼고 있다고 말했다. 보고서에 따르면 코어 레이어는 12μm만큼 작은 비아와 50μm만큼 작은 캡쳐 패드로 110μm 라인과 스페이스로 제조되고 있다고한다.

이러한 추세 및 관련 추세로 인해 CSP는 처리하기가 점점 어려워지고 자격 프로세스 전과 도중에 CSP가 손상되기 쉽습니다. 일반적으로, CSP 신뢰성 자격 프로세스는 네 가지 주요 쟁점을 다루어야한다. 들어오고 나가는 품질 관리 (IQC / OQC); 묶는 것; 그리고 비 편향 스트레스 테스트.

처리 - CSP에서 미가공 상태로 매우 부서지기 쉬운 노출 된 실리콘 소재는 취급시 쉽게 응력 균열이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 실리콘 매트릭스에 불완전 성이 생겨 결과적인 균열이 다양한 자격 프로세스의 추가 스트레스와 함께 전파 될 수 있습니다. 이러한 역학 관계로 인해 예를 들어 자격 관련 스트레스 테스트에서 유도 된 CSP 실패와 조기에 유도 된 CSP 실패를 구별하는 것이 매우 어렵습니다. 소비자 스마트 폰 및 기타 모바일 장치의 대량 생산과 얇은 제품 프로파일에 대한 프리미엄이 점점 더 커짐에 따라 문제는 더욱 어려워지고 있습니다.

IQC / OQC -이 프로세스는 자동화하기가 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 적절한 교육을받은 기술자가 육안 검사를 통해 수행해야합니다. 측정 항목은 종종 특정 장치의 스크리닝 효과를 최적화하기 위해 사용자 지정된 사양을 요구하는 문제입니다.

편파 스트레스 테스트 - 편차가없는 스트레스 테스트에는 습기 민감도, 리플 로우, 고온 보관 (HTS), 온도 사이클 테스트 (TMCL) 및 고도 가속 스트레스 테스트 (uHAST)가 포함됩니다. 이 테스트는 non-CSPs가 질량이 더 크고 부서지기 쉽기 때문에 상대적으로 간단합니다. CSP에서 동일한 절차를 사용하면 일반적으로 장치가 손상됩니다. 이 문제를 해결하려면 캐리어 및 기타 맞춤형 고정 장치 사용 및이를 사용하는 방법에 대한 교육 제공을 포함하여 이러한 편향 스트레스 테스트 중에 CSP 보호 솔루션을 선택해야합니다.

스트레스 테스트 중 Socketing 부품은 바이어스 된 스트레스 테스트를 통과 할뿐만 아니라 바이어스 된 스트레스 테스트 및 바이어스 신뢰성 자격 테스트를 포함하여 편향된 스트레스 테스트를 통과해야합니다. 바이어스 된 테스트에는 고온 작동 수명 (HTOL), 고온 사이클, 초기 고장율 (EFR) 및 번인이 포함될 수 있습니다. 바이어스 된 테스트 동안 부품은 일반적으로 소켓에 들어가고, 소켓에 대한 전기 연결은 보드 테스트를 위해 부품을 보드에 납땜하는 대신에 사용됩니다. 이를 위해서는 소켓 또는 경우에 따라 특수 설계된 도터 카드가 필요합니다. 테스트는 고온 작동 수명 테스트에서부터 다른 테스트의 바이어스 버전에 이르기까지 다양합니다. 이렇게하면 테스트 후에 부품을 더 쉽게 제거 할 수 있습니다. 그러나 부품을 손상시키지 않으면 서 소켓에 부품을 넣거나 빼는 것은 여전히 ​​어려울 수 있습니다.

문제 해결

이러한 과제를 해결하기 위해서는 a) 특수 프로세스, b) 캐리어 및 기타 맞춤형 설비를 필요시 소켓 및 도터 카드 대신 사용할 수 있으며, c) 자격 프로세스의 모든 측면을 다루는 운영자 교육을 적용 할 수 있습니다.

전문화 된 프로세스 - 가장 중요한 것은 스트레스 테스트가 시작되기 전에 손상된 부품을 가려 내기 위해 100 % 위쪽 및 아래쪽 육안 검사를 구현하는 것입니다. EAG는 검사 효과를 최적화하기 위해 치수를 측정하는 방법에 초점을 맞춘 맞춤형 상단 및 하단 검사 사양에 대해 여러 고객과 협력 해 왔습니다. 누락 된 장치는 전체 로트를 무효화하므로 키는 부품을 스트레스에 빠지기 전에 스크리닝하므로 유효한 샘플 수량이 사용됩니다.

소켓, Daughtercards 및 맞춤형 설비 선택 - 바이어스 된 스트레스 테스트의 경우, 소켓과 보조 카드 방식을 모두 사용하는 번인 및 HTOL / HAST 보드 설계 경험이 필요한 특수 설계된 보조 카드가 점차 적절하게 선택되는 것이 중요합니다. 부품에 전원이 공급되지 않아도되는 편향 스트레스 테스트의 경우, 캐리어라는 맞춤식 고정구가 필요한 경우가 많습니다.

맞춤형 캐리어는 CSP를 취급 중에 손상으로부터 보호합니다.

맞춤형 캐리어는 CSP를 취급 중에 손상으로부터 보호합니다.

EAG는 커버가 달린 작은 바구니 또는 부딪히지 않거나 날아 다니거나 손상되거나 손상되지 않도록 장치를 덮는 "탑 햇 (hat)"을 포함하여 스트레스 테스트 중에 CSP를 보호하기위한 다양한 운반 재료 및 구조를 실험했습니다. 캐리어는 극한의 환경 조건에도 노출되기 때문에 CSP 보호에 중요한 재료입니다. 추가적인 도전 과제는 CSP가 삽입 및 제거 될 때 손상되지 않도록 충분히 큰 캐리어를 만드는 것이지만, 내부로 이동할 수 있고 크랙이 발생할 수있는 크기는 아닙니다. 각 캐리어는 240 부품을 수용 할 수 있으며 장치에 고유하며 올바른 크기의 CSP를 위해 맞춤 설계되었습니다.

맞춤형 캐리어는 CSP를 취급 중에 손상으로부터 보호합니다.

EAG는 취급시 보호 기능을 최적화하기 위해 장치를 덮는 "탑 햇 (top hat)"을 포함하는 특허받은 운송 업체를 설계했습니다.

운영자 교육 - 검사를 올바르게 수행하는 방법, 찾을 결함 유형 및 손상을 최소화하기 위해 부품을 처리하는 방법 (필요한 경우)과 같은 문제에 대한 교육이 필요합니다. 바이어스 스트레스 테스트 중에 소켓이 사용될 경우 CSP를 소켓에 삽입하고 안전하게 제거하는 방법에 대한 교육도 필요합니다. 맞춤식 치구가 구현 된 경우이를 사용하여 교육해야합니다. CSP 자격 취득 과정에 참여한 직원은 모두 훈련을 받아야하며, 가장 가치있는 교육은 일반적으로 일하고 있습니다. EAG는 가장 효과적인 심사 과정, 사업자 및 기타 요소 개발을 포함하여 대부분의 시나리오에 적용되는 모범 사례를 도출하기 위해 상당한 시행 착오를 거쳤습니다.

CSP 인증의 베스트 프랙티스

EAG는 고객에게 CSP 인증을 오랫동안 제공하여 많은 모범 사례를 수립했습니다. 두 가지 문제가 정확히 똑같은 것은 아니지만 해결해야 할 반복 문제가 있습니다.

예를 들어 휴대 기기 용 주요 칩 공급 업체는 스트레스 테스트 중에 높은 손상 수준을 갖는 문제를 겪고있었습니다. 멀티 스텝 프로세스에서 미지의 지점에서 자격 롯트가 무효화되어 고객이 다시 시작해야했습니다. 결과 지연은 특히 민감한 출시주기가있는 산업에서 이정표를 세우라는 압력 때문에 특히 문제가있었습니다.

분석 결과에 따르면이 문제는 장치가 다이 싱되고 부딪치게되는 조립 집에서 상류에서 발생했습니다. 부품의 부적절한 취급으로 인해 장치에 균열이 발생했습니다. 해결책은 100 % 상하부 육안 검사를 포함하여 어셈블리 하우스에서 나가는 장치의 검사 프로세스를 마련하는 것이 었습니다. EAG는이 육안 검사 과정을 시작하여 집회소에서 문제의 원인을 밝혀 냈습니다. 그런 다음 EAG는 고객 사이트에서 조사 대상 유형에 대한 운영자를 교육하고 진행중인 검사에 대한 지침을 제공했습니다. 이러한 단계를 시작한 후 고객은 스트레스 테스트가 시작되기 전에 손상된 부품의 100 퍼센트를 스크리닝 할 수 있습니다. 오늘날의 다 계층 반도체 공급망의 역 동성 때문에 이러한 유형의 문제를 해결하는 것이 점점 더 중요 해지고 있습니다.

또 다른 예에서, 가전 기기 용 IC를 제조하는 고객은 편향 스트레스 테스트 중에 기류 장비의 영향으로 CSP 균열 및 칩핑 문제가 발생했습니다. 공기 흐름은 매우 사소한 것이었지만 테스트 된 부품의 약 20 %가 움직일 때 손상되어 전체 스크리닝 로트가 무효화되었습니다. EAG는 장치를 적절하게 보호 할 수있는 특허받은 맞춤형 고정물을 설계하여 출처에서 문제를 제거했습니다.

결론

CSP 자격 문제를 해결하려면 다양한 고객과 상황에서 여러 가지 복잡한 문제를 경험해야합니다. 우수 사례는 전문 프로세스, 소켓, 도터 카드 또는 맞춤식 고정 장치 (바이어스 된 테스트 소켓 삽입을위한 특수 캐리어 포함) 및 고도로 숙련 된 장비 운영자 및 검사 기술자의 적절한 선택을 필요로합니다. 적절한 구현을 통해 복잡한 CSP 자격 프로세스의 어느 시점에서든 어떤 지점에서도 무효화되지 않도록 8 퍼센트 미만의 "낙후"가 있어야합니다.

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