目前，業(yè)界有幾種技術(shù)可用于在晶圓的焊墊上涂敷焊料混合物，這種技術(shù)被稱之為晶圓凸起工藝。采用網(wǎng)板印刷進(jìn)行晶圓凸起加工，作為一種可節(jié)省成本的大批量生產(chǎn)方案，而廣受歡迎。但隨著I/O數(shù)目增加和間距不斷縮小，這種使用網(wǎng)板在焊點(diǎn)上印刷焊膏的方法變得更有挑戰(zhàn)性，與之匹配的工藝設(shè)計(jì)水準(zhǔn)要求也大大提高。

　　為何采用網(wǎng)板印刷方法？
　　業(yè)界三種最著名的晶圓凸起方法—網(wǎng)板印刷、蒸發(fā)及濺射或電鍍，各有其優(yōu)缺點(diǎn)（表一）。選擇何種方法，除了需要考慮公司的工藝路線圖，更重要的是需要考慮眾多的參數(shù)，包括凸起間距、凸起高度、晶圓基底材料、晶圓厚度、晶圓尺寸、凸起一致性，以及凸起材料。

　　設(shè)備和材料
　　晶圓凸起印刷方法的設(shè)計(jì)，與標(biāo)準(zhǔn)表面安裝裝配生產(chǎn)線的工具兼容，所以在升級(jí)或改造現(xiàn)有的大型設(shè)備時(shí)無(wú)需額外的投資。
　　然而，網(wǎng)板印刷機(jī)應(yīng)配備精密的光學(xué)裝置。對(duì)位系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠識(shí)別所處理晶圓上的非標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)，包括焊墊邊角、特殊標(biāo)志、標(biāo)記，或其它與背景覆蓋物對(duì)比鮮明的金屬化特征。
　　在印刷過(guò)程中，為了確保安全地處理精密的晶圓，需要使用剛性托盤來(lái)支持晶圓。
　　晶圓凸起通常使用水溶性焊膏。凸起必須清潔，易于隨后的倒裝芯片裝配過(guò)程中進(jìn)行助熔處理，以達(dá)到穩(wěn)定的潤(rùn)濕和一致的粘結(jié)；另外，最大限度地減少在凸起上或凸起之間積聚的任何殘余物，可使裝配后倒裝芯片底部充膠工藝更為可靠。至今，市場(chǎng)上尚無(wú)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)殘余物焊點(diǎn)的商業(yè)用非清潔型焊膏材料。

　　工藝步驟
　　晶圓凸起印刷
　　工藝與 FR-4 基底上進(jìn)行印刷是相似的。首先將晶圓放置在托盤上，通過(guò)傳送帶傳送至網(wǎng)板印刷機(jī)；然后，對(duì)于刮刀印刷方式，先將焊膏攪動(dòng)30至60秒，準(zhǔn)備好以便進(jìn)行裝填，這是均勻地涂敷助焊劑和焊錫粉，并將焊膏稀釋至合適稠度的重要步驟，（使用具有自動(dòng)灌注和攪和焊功能的卡盒式封閉印刷頭系統(tǒng)，這個(gè)步驟可以省去）；接著，將焊膏涂敷到網(wǎng)板上之后，印刷機(jī)的視像系統(tǒng)就查找所有的參考點(diǎn)，在整個(gè)網(wǎng)板表面清潔地擦拭焊膏，將其注入所有的開孔中；最后，托盤和晶圓從印刷機(jī)中傳送出來(lái)。
　　定位校驗(yàn)
　　采用顯微鏡進(jìn)行焊膏沉積定位校驗(yàn)，焊膏沉積物應(yīng)正確對(duì)位以覆蓋所有焊墊，這是保證穩(wěn)固的回流焊工藝的關(guān)鍵要素。對(duì)于高密度的精細(xì)間距配置，實(shí)現(xiàn)完美的印刷對(duì)位是頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，有時(shí)需要對(duì)手動(dòng)偏移對(duì)準(zhǔn)位置進(jìn)行編程。
　　回流焊
　　一旦完成焊膏對(duì)位的校驗(yàn)，已印好的晶圓就可在強(qiáng)制對(duì)流型爐中進(jìn)行回流焊。
　　清洗和烘干
　　在清潔工序中，用溫和的去離子水清洗晶圓，除去水溶性助焊劑。然后用清潔的強(qiáng)制對(duì)流空氣或氮?dú)夂娓删A。最后，建議對(duì)晶圓進(jìn)行兩小時(shí)的125℃脫水烘焙，去除晶圓在清洗過(guò)程中可能吸收的任何水分。
　　清潔網(wǎng)板
　　網(wǎng)板的清潔度也是至關(guān)重要的，即使在單次印刷行程后，網(wǎng)板開孔內(nèi)壁也會(huì)積聚不少的焊膏殘余物，它會(huì)很快變干并玷污后來(lái)的印刷行程。

　　影響晶圓凸起良率的工藝參數(shù)
　　許多變量會(huì)嚴(yán)重地影響采用這種凸起方法的晶圓的質(zhì)量或良率。通常用已知好裸片(known good die, KGD)數(shù)值來(lái)表示晶圓凸起工藝的性能。成功實(shí)施晶圓印刷工藝需考慮的最重要因素包括：焊膏、印刷環(huán)境 (環(huán)境和濕度)、印刷機(jī)設(shè)置、回流焊狀況以及清潔選項(xiàng)。
　　焊膏
　　焊膏的一個(gè)重要特性是顆粒尺寸和分布，這主要取決于焊膏沉積的數(shù)量要求，以及網(wǎng)板開孔的大小。一般認(rèn)為，焊膏的顆粒分布應(yīng)是能讓至少三個(gè)最大的焊球直徑符合網(wǎng)板上最小開孔的寬度，這就是有名的“三球定律”。焊料顆粒的分布和密度直接影響焊膏的流變特性，也影響其在網(wǎng)板印刷機(jī)上的性能。
　　在進(jìn)行晶圓網(wǎng)板印刷時(shí)，最好使用最精細(xì)的焊料粉末；據(jù)報(bào)道 Sn63/Pb37 V 型焊膏顆粒分布的金屬含量達(dá) 90%，可有效地用于 8 mil 間距焊墊凸起加工，凸起高度達(dá)到 5 mil。
　　用于晶圓印刷的焊膏，其暴露時(shí)間和有效壽命周期的限制都比 SMT 焊膏的標(biāo)準(zhǔn)值短。為了使焊膏的壽命周期達(dá)到最大值，只要印刷機(jī)處于空閑狀態(tài)，就應(yīng)當(dāng)將焊膏從網(wǎng)板上移開。使用封閉轉(zhuǎn)印制的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是焊膏總是處于封閉狀態(tài)，并與周圍環(huán)境相隔離。
　　溫度和濕度
　　環(huán)境的主要影響是水分會(huì)被吸收進(jìn)組件、基底，特別是焊膏中。對(duì)比非清潔型焊膏，水溶性晶圓凸起焊膏對(duì)這些環(huán)境變化更為敏感。如果相對(duì)濕度水平超過(guò)60%，水分便會(huì)進(jìn)入水溶性焊膏中；相反，如果相對(duì)濕度低于40%，則會(huì)引起焊膏過(guò)早變干。無(wú)論哪種情況，都會(huì)改變焊膏的印刷性能，網(wǎng)板印刷工藝也會(huì)大大偏離正常，成為裝配工藝中受影響最大的環(huán)節(jié)。建議將溫度保持在21℃至25℃之間，相對(duì)濕度水平維持在40% 和60% 之間；并且與設(shè)置點(diǎn)的偏差應(yīng)盡可能減小。
　　印刷機(jī)設(shè)置
　　如今的網(wǎng)板印刷機(jī)提供多種印刷壓力、速度和分離速度，加上可以選擇數(shù)種不同的印制頭裝備和許多現(xiàn)代化的焊膏配方，使得精選合適的印刷參數(shù)成為一項(xiàng)并不簡(jiǎn)單的工作。
　　封閉式印制頭的出現(xiàn)為晶圓凸起工藝帶來(lái)重大的益處。對(duì)于這類焊膏涂敷系統(tǒng)，可接受的工藝窗更廣闊，允許設(shè)置范圍更大的印刷參數(shù)，從而更好地控制印刷介質(zhì)的整體環(huán)境，以獲得高質(zhì)量的印刷結(jié)果。金屬成分較高的焊膏可用于這類系統(tǒng)，施加獨(dú)立的涂敷力，將焊料合金材料直接注入網(wǎng)板開孔中，獲得更完美的焊膏涂敷形狀。一般地，應(yīng)在焊膏上施加足夠大的直接壓力，以形成良好的涂敷點(diǎn)，而沒(méi)有多余的焊膏溢出。擦拭器的壓力恰好足夠即可，這樣可在整個(gè)印刷過(guò)程中維持網(wǎng)板表面的清潔。如果需要，可將印制頭的速度提高至超出刮刀印刷方法的限制，仍可獲得良好的印刷清晰度。
　　回流爐配置
　　標(biāo)準(zhǔn)表面安裝裝配線的回流爐適合于在晶圓表面形成堅(jiān)固的球形凸起。業(yè)界認(rèn)為帶有頂部和底部氮?dú)猸h(huán)境加熱裝置并具有低氧PPM水平的強(qiáng)制對(duì)流回流爐，可提供最優(yōu)的性能。傳導(dǎo)回流爐也可理想地應(yīng)用于晶圓加工。
　　回流爐變量可能影響晶圓良率和缺陷水平，但目前有關(guān)的實(shí)驗(yàn)信息還相當(dāng)有限。有觀點(diǎn)稱，回流焊工藝的穩(wěn)固性可能與焊膏的大小和定向有關(guān)。而且，濕焊膏覆蓋焊墊的百分比越高，在回流焊過(guò)程中阻力特性就越好，焊膏越容易在焊墊上形成正確的球形。

　　回流焊工藝參數(shù)包括預(yù)熱快速升溫，以達(dá)到150℃ ±10℃的助焊劑活化溫度平臺(tái)，接著是急劇跳至220℃ ±10℃，高于合金的液態(tài)溫度，最后是快速冷卻階段（這是對(duì)Sn63/Pb37合金的建議）。在回流焊過(guò)程中，晶圓在每個(gè)溫度區(qū)域的停留時(shí)間是相當(dāng)重要的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)焊膏供應(yīng)商提供的技術(shù)規(guī)格，精確地控制溫度上升/下降速率。
　　去除助焊劑殘余物
　　回流焊和清洗之間的時(shí)間間隔越長(zhǎng)，去除助焊劑的困難就越大。
　　成功實(shí)施網(wǎng)板印刷晶圓凸起工藝，需要提高與之匹配的材料(如焊膏、網(wǎng)板等)和工藝設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的要求。另外，影響晶圓凸起工藝的重要設(shè)計(jì)參數(shù)還包括：倒裝芯片粘接焊墊設(shè)計(jì)、焊墊尺寸/形狀、焊墊間距/定位、凸起下部金屬化、托盤設(shè)計(jì)、網(wǎng)板設(shè)計(jì)、網(wǎng)板厚度、開孔尺寸/形狀、開孔方向及開孔定位。只有深入了解影響這項(xiàng)工藝的眾多設(shè)計(jì)策略，才能獲得卓越的成果。