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VMMK器件晶圓等級和芯片封裝工藝 如圖1所示，VMMK器件由于安華高特有的晶圓空腔工藝降低了損耗和常見(jiàn)的射頻表貼封裝帶來(lái)的寄生電路參數。通過(guò)消除焊接和封裝引腳之間的寄生電感和電容，在芯片和封裝間形成了一個(gè)低損耗和低阻抗的信號通道。在元件之上的空腔具有低介電常數因此能夠在高頻進(jìn)行工作，此外空腔能夠在器件應用中提供機械保護。 圖1 安華高低成本半導體工藝流程 如圖2所示，器件的輸入端和輸出端都是通過(guò)晶圓背面的孔連接，消除了絲焊導致的性能下降。安華高關(guān)于VMMK金屬化和密封工藝保證了器件能夠在標準焊接流程下進(jìn)行操作。 VMMK器件工藝消除絲焊和改善熱特性能夠增加貼片的穩定性。VMMK器件工藝在表貼工藝流程中沒(méi)有增加任何新的設備，現有的標準貼片設備完全滿(mǎn)足要求。 最后，通過(guò)消除封裝管腳引線(xiàn)，VMMK器件相對于傳統的射頻表貼器件變的更薄，更輕和布板面積更小。例如，VMMK-2x03射頻放大器（1mm*0.5mm*0.25mm）只需要SOT-342封裝5%的體積和10%的PCB面積。相比于許多標準的射頻表貼封裝器件，VMMK器件至少節省了50%的PCB面積。 隨著(zhù)寄生效應的減少，VMMK器件直接與PCB導線(xiàn)相連降低信號通道上的損耗。VMMK器件的空腔結構能夠有效的降低寄生參數和提高性能。 圖2 安華高晶圓空腔工藝降低射頻損耗和寄生電感電容 低成本下優(yōu)秀的性能 安華高VMMK器件工藝具有批量的半導體制造能力。如圖3所示，依靠消除傳統SMT封裝中成本高的工藝步驟，例如打金線(xiàn)、單元連接和SMT塑模，安華高VMMK器件工藝能夠在低成本下發(fā)揮更優(yōu)秀的性能。VMMK器件的尺寸非常小，如圖4所示，在SOT-343封裝下能夠容納20個(gè)VMMK器件。 圖3 低成本VMMK器件適用于批量的射頻應用 圖4 SOT-343封裝可容納20個(gè)VMMK器件 簡(jiǎn)單的裝配和產(chǎn)品制造 對用戶(hù)來(lái)說(shuō)VMMK器件不需要特殊的PCB設計、制造和裝配工藝。安華高的VMMK元件能夠適應任何使用SMT工藝的設計，而且只需要簡(jiǎn)單的設計和布板。 標準的PCB材料 VMMK器件被限制用于FR4材料，建議在低插損的微波材料選用RO4003、RO4350和5880板材。VMMK器件在PCB上的焊接需要比FR5更大的熱膨脹，而不能使用FR4的轉化溫度。 PCB布板注意事項 VMMK器件的封裝與標準的0402封裝電容相似。但是，PCB工程師不能使用標準的0402封裝作為VMMK器件的封裝。VMMK器件中的金屬化部分是需要焊接的。芯片資料推薦的合適的VMMK器件封裝焊盤(pán)如下圖5，阻焊層應該圍繞焊盤(pán)抑制焊錫流動(dòng)。焊盤(pán)之間的缺口不能被焊錫流動(dòng)形成搭橋現象。焊盤(pán)的材料是5微米的金和1微米的鎳混合物。當焊錫在焊盤(pán)上出現流動(dòng)時(shí)，VMMK器件的焊盤(pán)中的金層會(huì )溶解，鎳層和焊錫融化混合，這種情況主要發(fā)生在器件通過(guò)回流焊焊接在PCB的過(guò)程中。 以下是VMMK器件貼片生產(chǎn)指南 1. 在PCB焊盤(pán)上不能有覆蓋阻焊的通孔 2. 焊接鋼網(wǎng)應該確保沉積在焊盤(pán)上的錫膏數量。VMMK器件的鋼網(wǎng)形狀見(jiàn)下圖6所示，其他的焊接信息需要參考安華高應用文檔AN-5378 3. VMMK器件在焊接過(guò)程中需要標準的去離子水清洗工藝，不需要超聲波清洗和氣相清洗。 4. VMMK器件采用一種高分子材料作為墊片材料。這種高分子材料一直用于晶圓的鈍化處理和芯片封裝表面。高分子材料由陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)廣泛用于PCB制造和加工行業(yè)，VMMK器件采用此種材料可與PCB焊接達成最佳配合，其他有關(guān)材料方面的信息需要參考應用文檔AN-5378 5. VMMK器件在PCB設計需要參考應用文檔AN-5378 6. VMMK器件焊接用焊膏建議采用無(wú)清洗或水溶性比較合適 7. 安華高VMMK器件進(jìn)行了符合MSL2a標準的濕度敏感測試。 圖5 VMMK器件焊盤(pán)圖案 圖6 VMMK器件焊接鋼網(wǎng)圖案 芯片包裝和批量生產(chǎn)注意事項 安華高VMMK器件禁止過(guò)度包裝，這會(huì )對器件內部的空腔造成損害，進(jìn)而影響器件的電氣性能。VMMK器件能夠利用標準的PCB貼片機加工設備進(jìn)行批量生產(chǎn)，日本重機的KE-2050RL和松下的MSF NM-MD15都可以使用。 回流焊工藝指南 VMMK器件的紅外溫升曲線(xiàn)基于JEDEC/IPC標準的J-STD-020 C版本。VMMK器件在J-STD-020標準下最高能承受三個(gè)回流焊循環(huán)，大于三個(gè)回流焊循環(huán)會(huì )降低晶圓金屬部分與焊錫之間的接觸面。VMMK器件不能采用波峰焊或氣相回流焊。VMMK推薦回流焊方式是能夠傳送熱量的直通爐。只要滿(mǎn)足J-STD-020標準和工藝指南，VMMK器件的回流焊沒(méi)有難度。推薦的回流焊工藝指南如下： 1. 避免預熱時(shí)間過(guò)長(cháng)產(chǎn)生氧化。嚴格控制溫度不能超過(guò)217度，以免影響焊接點(diǎn)的完整性。過(guò)長(cháng)的回流焊時(shí)間會(huì )導致過(guò)多的金屬化合物、焊錫表面鈍化和助焊劑殘留�；亓骱笗r(shí)間少于30秒會(huì )導致焊錫與器件焊接不牢固。 2. VMMK器件應該在無(wú)鉛焊接工藝的溫度和時(shí)間下進(jìn)行回流焊操作�；亓骱钢猩郎睾徒禍氐臅r(shí)間和速率參照J-STD-020C標準，否則會(huì )導致電路板變形和由熱應力造成的器件損壞�；亓骱笢囟炔荒艹^(guò)JEDED標準規定的峰值溫度，否則會(huì )導致VMMK器件內部損壞。 總結 所有VMMK器件都采用安華高的專(zhuān)利技術(shù)制造。依靠減小封裝中的寄生電感和電容，VMMK器件能夠在滿(mǎn)足小封裝和低成本條件下表現出最好的性能。 VMMK器件在設計只需要簡(jiǎn)單PCB布板，在批量生產(chǎn)中只需要滿(mǎn)足通用J-STD-020C標準貼片工藝流程。 VMMK器件通常用于放大器設計。安華高VMMK系列新產(chǎn)品計劃主要是開(kāi)發(fā)帶有檢波功能的放大器。未來(lái)的產(chǎn)品將包含更復雜的功能，但小型化、低成本、良好的射頻性能和易于貼片焊接還是VMMK器件的主要優(yōu)勢。 |
