【導讀】射頻前端（RFFE

，Radio Frequency Front-End）模組國內外手機終端中廣泛應用。它將功率放大器（PA，Power Amplifier）
、開關（Switch）、低噪聲放大器LNA（Low Noise Amplifier）、濾波器（Filter）、wuyuanqijiandengjichengweiyigemozu

，congertigaoxingneng，bingjianxiaofengzhuangtiji。raner，shouxianyuguowaizhuanliyijishejishuipingdengyinsu，guochanlvboqidefenexiangdangdi。

射頻前端（RFFE，Radio Frequency Front-End）模組國內外手機終端中廣泛應用。它將功率放大器（PA，Power Amplifier）、開關（Switch）、低噪聲放大器LNA（Low Noise Amplifier）
、濾波器（Filter）、wuyuanqijiandengjichengweiyigemozu
，congertigaoxingneng，bingjianxiaofengzhuangtiji。raner
，shouxianyuguowaizhuanliyijishejishuipingdengyinsu，guochanlvboqidefenexiangdangdi。在模塊集成化的趨勢下，國內射頻巨頭在布局和生產濾波器。聲學濾波器可分為聲表麵濾波器和體聲波濾波器，其中聲表麵濾波器可根據適用的頻率細分為SAW、TC-SAW和IHP-SAW。體聲波濾波器適用於較高的頻段，可細分為BAW、FBAR、XBAR等。無論是SAW（Surface Acoustic Wave filter）還是BAW（Bulk Acoustic Wave Filter）
，均是在晶圓級封測後以倒裝芯片的工藝貼裝在模組上。在晶圓級封裝工藝中，Bump製造是相當重要的一道工序，因此本文將淺談濾波器晶圓級封裝（Wafer Level package）中Bump製造的關鍵點。

當前業內常見的幾種SAW filter Wafer Bumping工藝如下：

1.通過打線工藝在晶圓的UBM（Under Bump Metal）上植金球。

2.通過鋼網印刷工藝在UBM上印刷錫膏，再經過回流焊成球。

3.先在晶圓的UBM上印刷助焊劑，將錫球放到UBM上，再經過回流焊完成植球。

本文重點介紹第二種工藝。通過對印刷錫膏方案的剖析發現，在Bumping工藝中Bump的高度和共麵度（同一顆芯片上Bump高度最大值最小值之差
，差值越低越好）是最重要的關鍵指標（如圖1.1、圖1.2）。下麵從鋼網的工藝和設計

、錫膏的特性等方麵進行分析。

圖1.1 球高

圖1.2 共麵度

鋼網印刷

鋼(gang)網(wang)印(yin)刷(shua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)使(shi)錫(xi)膏(gao)材(cai)料(liao)通(tong)過(guo)特(te)定(ding)的(de)圖(tu)案(an)孔(kong)沉(chen)積(ji)到(dao)正(zheng)確(que)的(de)位(wei)置(zhi)上(shang)。首(shou)先(xian)，將(jiang)錫(xi)膏(gao)放(fang)到(dao)鋼(gang)網(wang)上(shang)

，再(zai)用(yong)刮(gua)刀(dao)使(shi)其(qi)通(tong)過(guo)鋼(gang)網(wang)開(kai)孔(kong)沉(chen)積(ji)到(dao)焊(han)盤(pan)上(shang)。鋼(gang)網(wang)與(yu)晶(jing)圓(yuan)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)（印刷間隙）、印刷角度、壓力、速su度du和he膏gao體ti的de流liu變bian特te性xing是shi確que保bao錫xi膏gao印yin刷shua的de關guan鍵jian參can數shu。一yi旦dan鋼gang網wang開kai孔kong被bei膏gao體ti填tian滿man，脫tuo模mo後hou膏gao體ti留liu在zai每mei個ge焊han盤pan上shang，沉chen積ji在zai焊han盤pan上shang的de體ti積ji取qu決jue於yu鋼gang網wang的de孔kong距ju和he孔kong壁bi的de質zhi量liang、焊盤的表麵特性和膏體的流變性能。

鋼網的加工工藝與開孔設計

鋼網孔壁質量、尺寸一致性
、定位精度和鋼網生產成本是鋼網生產工藝的選擇標準。考慮到帶有Bump的濾波器是以倒裝芯片的工藝應用在前端射頻模組裏，其特點是Bump的尺寸小（bump高度在50~100μm之間）
、間距小
、對Bump高度的一致性要求高（共麵度在10μm以內）。為了滿足以上要求，業內最常選用的是納米塗層鋼網和電鑄鋼網。

納米塗層鋼網的工藝是：在zai激ji光guang切qie割ge的de基ji礎chu上shang對dui鋼gang網wang進jin行xing清qing洗xi，然ran後hou在zai鋼gang網wang內nei壁bi進jin行xing打da磨mo拋pao光guang以yi降jiang低di粗cu糙cao度du，最zui後hou塗tu覆fu納na米mi塗tu層ceng。納na米mi塗tu層ceng使shi接jie觸chu角jiao顯xian著zhu增zeng加jia，從cong而er降jiang低di鋼gang網wang材cai料liao的de表biao麵mian能neng，有you利li於yu錫xi膏gao脫tuo模mo。

圖2.1 無納米塗層                                   圖2.2 納米塗層

Source: Laser Job

電鑄鋼網的製作方法是：先xian在zai導dao電dian基ji板ban上shang用yong光guang刻ke技ji術shu製zhi備bei模mo板ban，然ran後hou在zai阻zu膠jiao膜mo周zhou圍wei進jin行xing直zhi流liu電dian鑄zhu，最zui後hou從cong光guang刻ke膠jiao孔kong上shang剝bo離li。電dian鑄zhu鋼gang網wang的de質zhi量liang和he印yin刷shua性xing能neng取qu決jue於yu光guang刻ke膠jiao的de靈ling敏min度du、所用光刻工具的類型、導電基材的光學性能和電鑄工藝。電鑄鋼網的開孔內壁非常光滑（如圖3所示），其印刷脫模的表現也最好最穩定。

圖3 電鑄鋼網孔壁

Source: Bon Mark

小結，納米塗層鋼網的印刷表現略遜於電鑄鋼網，其塗層在批量生產一段時間後可能會脫落，但是納米塗層鋼網的價格遠低於電鑄鋼網
；電dian鑄zhu鋼gang網wang的de側ce壁bi非fei常chang光guang滑hua，其qi印yin刷shua表biao現xian最zui好hao，是shi超chao細xi間jian距ju應ying用yong的de最zui佳jia選xuan擇ze，但dan電dian鑄zhu鋼gang網wang的de價jia格ge相xiang當dang昂ang貴gui。鋼gang網wang的de選xuan擇ze取qu決jue於yu客ke戶hu對dui產chan品pin特te性xing和he成cheng本ben的de綜zong合he考kao量liang。

開孔麵積比

由於CTE不匹配會影響封裝的可靠性，符合高度要求的Bump在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)會(hui)起(qi)到(dao)積(ji)極(ji)的(de)作(zuo)用(yong)。這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)鋼(gang)網(wang)印(yin)刷(shua)過(guo)程(cheng)可(ke)靠(kao)地(di)沉(chen)積(ji)穩(wen)定(ding)的(de)錫(xi)膏(gao)量(liang)，以(yi)產(chan)生(sheng)堅(jian)固(gu)的(de)互(hu)連(lian)。錫(xi)膏(gao)從(cong)鋼(gang)網(wang)孔(kong)的(de)釋(shi)放(fang)是(shi)由(you)錫(xi)膏(gao)在(zai)鋼(gang)網(wang)孔(kong)側(ce)壁(bi)和(he)晶(jing)圓(yuan)焊(han)盤(pan)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)決(jue)定(ding)的(de)。據(ju)文(wen)獻(xian)記(ji)載(zai)，為(wei)了(le)從(cong)鋼(gang)網(wang)印(yin)刷(shua)中(zhong)獲(huo)得(de)良(liang)好(hao)的(de)膏(gao)體(ti)釋(shi)放(fang)效(xiao)率(lv)，模(mo)板(ban)開(kai)孔(kong)麵(mian)積(ji)比(bi) [開孔麵積比=開口麵積/孔壁麵積] 應大於0.66。gaibilvxianzhilegeidingkongjingdaxiaodemobanhoudu，bingyaoqiushiyonggengbodemobanlaiyinshuagengxidejianju。suizhegangwangzhizuogongyidetisheng，gangwangkaikongdemianjibikeyishidangjiangdi，ruxiatu4所示。

圖4 鋼網開孔規則

錫膏

錫膏是由焊粉和助焊劑均勻混合而成的膏體
，其中錫球的形狀、顆粒大小、尺寸分布、yanghuachengduyijizhuhanjizaitideliubianxingnenghepeifangtixi，douduixigaodeyinshuahehuiliuxingnengqizhezhongyaozuoyong。xijianjuyinshuayongdehanfenyizhishihelishidianzideyoushi，yinweiWelco® technology（一種在油介質中分散熔融合金的製造技術）利(li)用(yong)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)介(jie)質(zhi)的(de)表(biao)麵(mian)張(zhang)力(li)存(cun)在(zai)差(cha)異(yi)的(de)原(yuan)理(li)，用(yong)工(gong)藝(yi)配(pei)方(fang)控(kong)製(zhi)粉(fen)末(mo)尺(chi)寸(cun)範(fan)圍(wei)，摒(bing)棄(qi)了(le)傳(chuan)統(tong)的(de)網(wang)篩(shai)工(gong)序(xu)，避(bi)免(mian)了(le)粉(fen)末(mo)顆(ke)粒(li)因(yin)網(wang)篩(shai)而(er)導(dao)致(zhi)的(de)形(xing)變(bian)（表麵積變大）。再者

，粉末在油介質中得到充分保護
，減少了粉末表麵的氧化。Welco®焊粉搭配賀利氏獨特的助焊劑配方體係，使印刷錫膏的轉化率能夠得到保證。

圖5 Welco 焊粉 SEM 圖片

當前市場上SAW/BAW濾波器的應用中常見的Bump高度為50-100μm，結合單個芯片的layout，即相鄰bump的最小間距

，以及相鄰芯片的bump的最小間距，6號粉和7號粉錫膏是匹配的選擇。粒徑的定義是基於IPC的標準（如圖6），即6號粉有80%的焊粉粒徑分布在5-15μm的區間。

圖6 IPC粒徑規格

選擇合適粒徑的錫膏非常重要，助焊劑體係的選擇也是非常關鍵。因為一些SAW 的IDT 位置是裸露的，焊錫膏或助焊劑的飛濺都有可能影響IDT 的信號和聲波之間的轉換。對此，賀利氏開發的AP5112和AP520係列產品在開發時均在飛濺方麵做了深入的研究，從而盡可能避免飛濺問題。Bump 中空洞的表現也是非常重要的質量指標
，尤其是在模組中經過多次回流焊之後。

案例分享

應用：SAW filter

6 inch 鉭酸鋰晶圓（印刷測試以銅板代替鉭酸鋰晶圓）

Bump 高度=72±8μm；共麵度<10μm

鋼網開孔尺寸：130*140*50μm

錫膏：AP5112 SAC305 T6

圖7 印刷後

印刷穩定性是影響bump高度一致性的關鍵因素。印刷窗口的定義通常受印刷設備的能力
、鋼網的加工工藝、產品設計等因素的影響，通常通過實驗驗證獲得。如圖7所示
，6號粉錫膏的連續印刷表現優異

，沒有發現連錫和大小點的問題。Bump的高度數據能夠更好地說明。

在回流焊過程中，已印刷在UBM區域的錫膏逐步熔化，助焊劑流至焊錫四周，而焊料熔化後回流到UBM上並在界麵之間形成金屬間化合物（Intermetallic layer）
，冷卻後形成一定高度的Bump。Bump的平均高度非常靠近目標值，且標準差相對較小，如圖8
、圖9所示。

圖8 Bump高度數據

圖9 Bump高度標準差

Bump 高度的指標非常關鍵，Bump中的空洞也至關重要。在SAW filter上麵的結果顯示，賀利氏的6號粉和7號粉具有良好的表現，如圖10所示。

圖10 Bump void 數據

晶圓級封裝最終會以芯片級應用到係統封裝，即以倒裝芯片的工藝集成到模組裏。在此過程中會經曆多次回流焊工藝
，那麼回流焊之後bump內部的空洞會發生怎樣的變化？對此，我們測試了3次回流焊之後bump內部空洞的變化
，結果如圖11所示。

圖11 多次回流焊後空洞變化的數據

賀利氏的6號和7號粉錫膏對應的Bump，在經過3次回流焊之後仍然能夠保持在比較好的水平。

總結

本文簡單闡述了晶圓級封裝的關鍵技術點。賀利氏Welco焊粉和獨有的助焊劑配方體係能夠匹配SAW

、BAW 等濾波器的晶圓封裝需求。更深層次的技術細節，如Bump高度的設計和球高與錫膏量的關係，敬請期待下一篇文章。不論是晶圓級封裝還是先進封裝賀利氏都能提供成熟的解決方案。

(作者：賀利氏技術方案工程師孫家遠)

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