杰尔推出镍内涂层的锡铜无铅封装技术

杰尔系统宣布，该公司的工程师已经找到了半导体封装材料成分的新组合，使半导体行业能够成功地实现无铅封装。该公司创新的方法可在封装过程中去除铅，并消除了在推出无铅封装产品时存在的潜在缺陷。杰尔系统的半导体封装新技术可提高芯片的可靠性和性能，并完全去除目前在芯片中广泛使用的有害成分-铅。虽然欧盟强制使用无铅半导体封装至今仅有一年的时间，但这项限制未来将会被推广至全世界的每种半导体封装，这将影响到总市值达1660亿美元的半导体产业中之数万亿颗芯片。每家制造或使用芯片的电子产品厂商都正努力寻找适合的的材料组合，以使其产品能销售至欧洲以及其它制定类似法律的国家。杰尔系统此项研究成果即解决了工艺变更中时遇到的各种潜在问题。与业界大多数厂商一样，杰尔系统致力于研究正确的封装材料组合，希望借此制造出可靠的无铅产品。杰尔系统的发现主要归功于其在出货前评估产品品质时，充分考虑到了客户的需求。目前，大多数芯片封装都会在铜金属上覆盖一层锡与铅材料。在封装行业向无铅封装转移时时，许多封装将仅在铜表面覆上一层锡，并且通过电子设备制造商以远高于封装内部铅材料熔点的温度下进行生产。杰尔系统的研究成果显示：铜上覆锡的封装能通过现今许多专为含铅组件所制定之产业标准测试。然而，当以客户的角度来使用这些组件时，杰尔系统发现在量产铜上覆锡的封装时会形成 “锡须”，从而导致电子短路或断线，并造成其它系统错误。JEDEC固态科技协会的三项测试加上美国国家电子制造业创进会（MEMI, National Electronics Manufacturing Initiative）的技术指南，能更有效率地过滤出锡须。在三项测试中有两项测试显示出，在铜上覆雾锡(matte-tin)与铜上覆镍底雾锡(NICkel undercoated matte-tin)这两种材料组合之间并没有明显的不同。杰尔系统的第三项测试结果则显示在铜与锡层之间加入一层镍，在客户的现实生产环境中将产生大幅改进的效果。杰尔系统在生产无铅封装时，曾运用不同的镀锡工艺来评估多种半导体封装技术。杰尔系统发现以锡取代铅作为金属电镀材料时，在经过无铅组装制程后在半导体封装上会长成 “锡须”。由于锡须的长度足以造成短路，并导致电子系统产生故障，进而演变成一项严重的问题。为解决这项问题，杰尔系统在锡与铜组件层之间加入一层镍，结果发现能抑制锡须的成长。
杰尔系统封装与互连技术部门总监Melissa Grupen-Shemansky博士表示：“我们发布此项发现，是希望半导体行业能借鉴我们的方法，以避免在采用铜与锡金属封装技术时所遭遇的问题。我们运用科学的方法长时间测试多种选项，结果发现杰尔系统的锡-镍-铜组合能解决在高温、高湿度储存环境所产生的锡须问题。”NEMI锡须测试小组与杰尔系统合作进行了一项独立研究，其初步结果发现，在商业化量产组件的铜上覆锡封装上产生许多锡须，NEMI预计将在2005年发布其研究结果。在电子系统中，微芯片通常是运用一层塑料或陶瓷外层作为保护，也就是所谓的封装。芯片封装提供三大主要功能：保护芯片免于受到外界的破坏、支持电子连结以及散热。直到现在，许多封装的外层通常会覆有金属针脚，将锡铅电镀芯片连结至电路板，以便使能有效且可靠的将焊锡连结至系统电路板。将铅加入金属电镀合金能有效抑制锡成长或造成 “锡须”现象。锡须长成的原因是一种压力释放的机制，长成的锡须长度达到一定上限时就会影响电子联机，进而造成微芯片的故障。许多企业在转移至无铅封装时运用锡或铜的组合。然而，当计算机设备供货商在面临特定的组装状况下，进行长时间的可靠度研究时即发现运用锡-铜的材料组合往往会长成锡须。杰尔系统在评估多家封装厂商的样本时，发现这些解决方案无法满足电子产业在确保长期可靠度的应用需求。杰尔系统的研究结果则显示出锡-镍-铜的组合是一项可靠的替代方案。虽然杰尔系统的锡-铜组合能满足顾客在某些封装方面之需求，但仍需持续研究以期能满足顾客对于更高可靠性的需求。杰尔系统系统组装与测试部门副总裁John Pittman表示：“锡须的存在对于无铅半导体封装的影响将延伸至整个半导体产业，因为这些锡须造成的电子短路，将持续加大企业与消费性产品所面临的设备故障风险。镍解决方案将协助半导体行业广泛采纳无铅封装技术。目前得知的好消息是镍已普遍存在现今的封装工艺中，因此业界将能轻易使用“无锡须”的锡-镍-铜解决方案。”

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