如何利用精密编带包装载带提高芯粒和 WLCSP 装配产量
作者：jeff shepard
投稿人：digikey 北美编辑
eia-481 和国际电工委员会 (iec) 60286-3 等行业标准规定，在一段 250 mm 的载带上，最大容许弯曲度为 1 mm。这些标准还规定了口袋尺寸和整体尺寸公差。对于载带系统的具体材料，标准未做规定。对于小而坚固的无源元器件（如片式电容器和电阻器），纸质载带是不错的选择。这种载带价格低廉，适用于厚度小至 0.9 mm 的元器件。
对于需要更坚固口袋的更薄元器件，如许多表面贴装 (smd) 半导体器件，聚酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯载带都是不错的选择。聚酯纤维的收缩率相对较高，长期存放会降低口袋的稳定性。聚苯乙烯载带的弯曲度相对较高，但仍符合 eia-481 和 iec 60286-3 规范。对于最小的元器件，如芯粒、wlcsp 和 bga，使用改良聚碳酸酯制成的载带通常是最佳选择。聚碳酸酯坚固耐用，可保护易损元器件免受冲击。此外，其收缩率较低，能够使口袋在较长时间内保持稳定。这有助于支持拾放机所需的精确送带和口袋定位。
不断缩小的元器件半导体器件的不断缩小推动了对更严格载带尺寸公差的需求。载带标准允许的口袋尺寸偏差最高为 100 μm。这对于片式无源元器件和较大的 smd 半导体器件来说没问题。而较小的元器件需要约 50 μm 的公差，以防止器件在口袋内过度旋转或倾斜。与较大的器件相比，wlcsp 等最新封装可能需要口袋浅 44%（图 1）。它们还要求 30 μm 的公差，只有高精度聚碳酸酯载带才能始终如一地达到这一要求。
图 1：wlcsp 等更小元器件的使用导致载带的口袋高度减少 44%。（图片来源：[3m]）
芯粒挑战使用芯粒是器件制造商满足对更小解决方案需求的一种方式。芯粒使器件设计人员能够从提供特定功能的芯片目录中进行选择，这些功能可以封装在一起，以支持更高的系统级功能。常见的芯粒封装技术包括 2.5d 和 3d 结构。在 2.5d 封装（有时也称为中介层技术）中，多个器件并排安装在单个基底上。中介层提供连接。在 3d 结构中，芯片堆叠在一起，以实现更小的基底面。
芯粒很有用，但需要特殊处理。还需要防止 esd 对其造成损坏。如果载带不具备严格的公差和高度稳定性，芯粒的小尺寸会使其很容易在口袋内发生错位和边缘崩裂。此外，它们在 10,000 级无尘室环境中制造，因此需要具有特殊改良特性的合适载带。
聚碳酸酯的特性改良聚碳酸酯载带具有多种特性，特别适用于裸芯片、芯粒、wlcsp 和 bga 器件。这种载带的标称表面电阻率介于 10⁴ ω/平方和 10⁸ ω/平方之间。这使其能够消散因摩擦带电效应而积累的电荷，从而保护 esd 敏感型器件。聚碳酸酯也很稳定，在 +85°c 温度下放置 24 小时后，收缩率通常 <0.1%，而在相同条件下，聚苯乙烯的收缩率为 <0.5%。
例如，3m 的 3000bd 聚碳酸酯精密载带采用创新生产工艺，可制作出高精密和准确的口袋。与传统载带的热成型口袋相比，3000bd 载带的侧壁角更陡，从而降低了芯片沿壁向上移动的可能性。此外，其口袋的长度和宽度也有严格的公差，以防止元器件旋转，而且底部非常平整，有助于提高拾放机的性能（图 2）。此外，严格的口袋公差还能防止裸芯片边缘崩裂，这是运输芯粒和裸芯片时要考虑的重要问题。
图 2：与其他载带（右）相比，聚碳酸酯载带（左）的口袋侧面更陡，底部更平。（图片来源：3m）
聚碳酸酯载带 3000bd 用途广泛，提供适用于无尘室和非无尘室环境的规格。由于是在 10,000 级无尘室中清洁和封装，因此能最大程度地防止颗粒污染，颗粒数比标准载带低 60% 至 70%，而且每个塑料卷盘都密封在静电屏蔽包中，以提供保护。3000bd 载带还提供纸板卷盘，适用于非无尘室应用和敏感度较低的元器件。
这些载带由可回收的碳填充热塑性聚合物薄膜制成，持高水平的可持续性。与其他载带相比，这类载带中的腐蚀性、水溶性离子污染物含量更低，达到 5 ppm 的水平，有助于提高锡铅 (snpb)、铟铅 (inpb)、金 (au) 和铜 (cu) 焊料凸点的可焊性（图 3）。
图 3：根据 mil-std-883e 方法 5011 的要求测试的三种载带材料的离子污染水平（以 ppm 为单位）比较。（图片来源：3m）
精密载带3m 公司生产的 3000bd 系列聚碳酸酯精密载带包括 [3000bd-.12mm]和 [3000bd-12x8]，长度分别为 220 m 和 87 m。这两款产品是连续、无拼接的载带，宽 8 mm 到 44 mm 不等，采用水平卷绕形式，塑料卷盘尺寸从 330 mm (13) 到 560 mm (22) 不等，适用于无尘室应用。行星卷绕形式可特殊定制。根据口袋深度、间距和卷绕形式等变量的不同，这些卷盘通常可容纳 30 到 2,000 m 的载带（图 4）。
图 4：聚碳酸酯精密载带每卷长达 2,000 m。（图片来源：3m）
盖带选择选择高性能、精密的载带才完成一半。设计人员还需要一种能够保护元器件并与拾放机顺利对接的盖带。常见的盖带有两种，分别是热活性胶 (haa) 和压敏胶 (psa)。
在粘贴 haa 盖带时，使用加热的密封靴压住盖带边缘，从而将元器件密封起来，确保没有粘胶残留。使用 haa 时，需要精确控制热量、压力和密封速度。haa 盖带上的胶也会受温度、湿度和存放时间的影响。因此，haa 盖带所需的剥离力可能相对不一致。剥离力不同会导致器件从载带口袋中弹出（称为蹦跳），从而减慢装配过程。
对于芯粒和 wlcsp 等较小的元器件，psa 盖带可能是更好的选择。psa 盖带的剥离力更平滑、更一致，可最大程度地减少蹦跳现象，加快装配过程。此外，这类盖带对热量和温度条件的敏感度较低，不易随时间而变化。有些 psa 盖带的缺点是可能会在组装机上留下残留物。
psa 盖带密封元器件作为 3000bd 系列聚碳酸酯精密载带的补充，设计人员可以使用 3m 的 2668 系列 psa 导电型、高剪切力、压敏聚酯薄膜盖带。例如，[2668-5.4mmx500m]（宽 5.4 mm，长 300 m）和 [2668-13.3mmx500m]（宽 13.3 mm，长 300 m）。与 haa 盖带相比，这类盖带的盖面更平整，剥离力变化范围为 ±10 g，而标准 haa 盖带的剥离力变化范围为 ±20 g。其在靠近元器件的一侧有一层导电阻隔膜，可提供 esd 保护，并最大程度地减少粘胶残留。
2668 盖带可用于裸芯片、芯粒和 wlcsp 等小型元器件，这些元器件需要格外小心，以防止在除带过程中出现蹦跳现象（图 5）。因此，这种盖带可用于高速除带设备，以加快装配过程。其提供有标准封装和无尘室兼容封装选择。两者的区别在于：
标准盖带采用塑料卷芯，与高密度纸晶圆嵌件和定心卷芯一起封装在一个聚乙烯包中，再装于纸板箱中。无尘室盖带与之相同，但用两个聚乙烯包封装。这样，盖带就可以装于不会与纸板箱直接接触的内袋中，在无尘室环境中使用和存放。图 5：所示为从载有 bga 器件的 3000bd 导电型聚碳酸酯精密载带上剥离的 psa 盖带（左上），以供尺寸参考。（图片来源：3m）
总结精密聚碳酸酯载带系统可与 psa 盖带配合使用，以提高裸芯片、芯粒、凸块裸片、芯片级封装、wlcsp 和 bga 器件的产量。这些编带包装系统可为精密元器件提供全面的保护，并具有支持高速拾放设备需要的严格尺寸公差。
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图 1：wlcsp 等更小元器件的使用导致载带的口袋高度减少 44%。（图片来源：[3m]）
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图 2：与其他载带（右）相比，聚碳酸酯载带（左）的口袋侧面更陡，底部更平。（图片来源：3m）
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对于芯粒和 wlcsp 等较小的元器件，psa 盖带可能是更好的选择。psa 盖带的剥离力更平滑、更一致，可最大程度地减少蹦跳现象，加快装配过程。此外，这类盖带对热量和温度条件的敏感度较低，不易随时间而变化。有些 psa 盖带的缺点是可能会在组装机上留下残留物。
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2668 盖带可用于裸芯片、芯粒和 wlcsp 等小型元器件，这些元器件需要格外小心，以防止在除带过程中出现蹦跳现象（图 5）。因此，这种盖带可用于高速除带设备，以加快装配过程。其提供有标准封装和无尘室兼容封装选择。两者的区别在于：
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