杰爾系統突破性封裝新材料克服無鉛障礙

　　杰爾系統((杰爾系統 Systems, NYSE: AGR.A, AGR.B)日前宣布，該公司的工程師已經找到了半導體封裝材料成分的新組合，使半導體行業能夠成功地實現無鉛封裝。該公司創新的方法可在封裝過程中去除鉛，并消除了在推出無鉛封裝產品時存在的潛在缺陷。

　　杰爾系統的半導體封裝新技術可提高芯片的可靠性和性能，并完全去除目前在芯片中廣泛使用的有害成分-鉛。雖然歐盟強制使用無鉛半導體封裝至今僅有一年的時間，但這項限制未來將會被推廣至全世界的每種半導體封裝，這將影響到總市值達1660億美元的半導體產業中之數萬億顆芯片。每家制造或使用芯片的電子產品廠商都正努力尋找適合的的材料組合，以使其產品能銷售至歐洲以及其它制定類似法律的國家。杰爾系統此項研究成果即解決了工藝變更中時遇到的各種潛在問題。

　　與業界大多數廠商一樣，杰爾系統致力于研究正確的封裝材料組合，希望借此制造出可靠的無鉛產品。杰爾系統的發現主要歸功于其在出貨前評估產品品質時，充分考慮到了客戶的需求。

　　目前，大多數芯片封裝都會在銅金屬上覆蓋一層錫與鉛材料。在封裝行業向無鉛封裝轉移時時，許多封裝將僅在銅表面覆上一層錫，并且通過電子設備制造商以遠高于封裝內部鉛材料熔點的溫度下進行生產。杰爾系統的研究成果顯示：銅上覆錫的封裝能通過現今許多專為含鉛組件所制定之產業標準測試。然而，當以客戶的角度來使用這些組件時，杰爾系統發現在量產銅上覆錫的封裝時會形成 “錫須”，從而導致電子短路或斷線，并造成其它系統錯誤。

　　JEDEC固態科技協會的三項測試加上美國國家電子制造業創進會（MEMI, National Electronics Manufacturing Initiative）的技術指南，能更有效率地過濾出錫須。在三項測試中有兩項測試顯示出，在銅上覆霧錫(matte-tin)與銅上覆鎳底霧錫(nickel undercoated matte-tin)這兩種材料組合之間并沒有明顯的不同。杰爾系統的第三項測試結果則顯示在銅與錫層之間加入一層鎳，在客戶的現實生產環境中將產生大幅改進的效果。

“錫須”問題

　　杰爾系統在生產無鉛封裝時，曾運用不同的鍍錫工藝來評估多種半導體封裝技術。杰爾系統發現以錫取代鉛作為金屬電鍍材料時，在經過無鉛組裝制程后在半導體封裝上會長成 “錫須”。由于錫須的長度足以造成短路，并導致電子系統產生故障，進而演變成一項嚴重的問題。為解決這項問題，杰爾系統在錫與銅組件層之間加入一層鎳，結果發現能抑制錫須的成長。杰爾系統已將這方面的研究結果整理成一份白皮書，發表正在公司網站上(www.agere.com).

　　杰爾系統封裝與互連技術部門總監Melissa Grupen-Shemansky博士表示：”我們發布此項發現，是希望半導體行業能借鑒我們的方法，以避免在采用銅與錫金屬封裝技術時所遭遇的問題。我們運用科學的方法長時間測試多種選項，結果發現杰爾系統的錫-鎳-銅組合能解決在高溫、高濕度儲存環境所產生的錫須問題。”

　　NEMI錫須測試小組與杰爾系統合作進行了一項獨立研究，其初步結果發現，在商業化量產組件的銅上覆錫封裝上產生許多錫須，NEMI預計將在2005年發布其研究結果。

　　在電子系統中，微芯片通常是運用一層塑料或陶瓷外層作為保護，也就是所謂的封裝。芯片封裝提供三大主要功能：保護芯片免于受到外界的破壞、支持電子連結以及散熱。直到現在，許多封裝的外層通常會覆有金屬針腳，將錫鉛電鍍芯片連結至電路板，以便使能有效且可靠的將焊錫連結至系統電路板。將鉛加入金屬電鍍合金能有效抑制錫成長或造成 “錫須”現象。錫須長成的原因是一種壓力釋放的機制，長成的錫須長度達到一定上限時就會影響電子聯機，進而造成微芯片的故障。

　　許多企業在轉移至無鉛封裝時運用錫或銅的組合。然而，當計算機設備供貨商在面臨特定的組裝狀況下，進行長時間的可靠度研究時即發現運用錫-銅的材料組合往往會長成錫須。杰爾系統在評估多家封裝廠商的樣本時，發現這些解決方案無法滿足電子產業在確保長期可靠度的應用需求。杰爾系統的研究結果則顯示出錫-鎳-銅的組合是一項可靠的替代方案。