mengenai packaging dengan WLCSP

1. WLCSP
(Wafer Level Chip Scale Package)
DISUSUN OLEH :
T H U R S Y R I E N D A A U L I A S AT R I A N I ( 1 22 1 0 0 9 )

2. WLCSP
WLCSP(Wafer
Level
Packaging)
adalah teknologi IC Packaging
dimana setelah dilakukan proses
dicing IC langsung dapat digunakan,
yang dimana pada cara konvensional
dibutuhkan proses dicing dan disusul
dengan proses IC packaging secara
tersendiri dan terpisah.
25-Ball WLCSP Package
(Actual Size: 2.5x2.5 mm)
WLCSP Package

3. Why Use WLCSP Instead
of Conventional
Packages
Mirip dengan BGA, WLCSP memiliki solder ball
atau bump, tersedia layout bola 0,5 mm atau
0,4 mm yang bisa dimodifikasi sesuai dengan
desain tertentu.
WLCSP merupakan sebuah paket
berukuran die, yang menawarkan ukuran
foot print terkecil untuk setiap I/O
dibanding IC packaging standard lain
seperti QFN atau BGA. Sebagai contoh
foot print QFN- 32 pin adalam 25mm2 (5.0
X5.o mm) sedangkan dengan WLCSP 30
bola hanya 5,1 mm2 (2,2 × 2,32 mm).
Hasilnya adalah pengurangan 80%
footprint pada PCB.
WLCSP
mengeleminasi Packaging
tingkat pertama (leadframe, die attach,
wirebonds dan mould compound) , hal ini
mengurangi berat, dan ruangan 3D yang
biasanya digunakan oleh packaging
berbasis lead frame.
Construction of WLCSP (30 balls)

4. WLCSP & FLIP CHIP
WLCSP & BGA

5. Between Flip Chip and BGA
WLCSP & F L I P CHI P
W LC S P & B G A
WLCSP memungkinkan koneksi
secara langsung tanpa kabel ke PCB
dengan cara membalikkan die dan
menghubungkan dengan solder ball
(bumps). Teknologi ini mirip dengan
teknologi flip chip, perbedaan
mencolok antara keduanya adalah
ukuran bumps, yang digunakan
pada flip chip memiliki range
diameter
50
hingga
200µm
sedangkan pada WLCSP 200 hingga
500µm.
Secara sekilas BGA memiliki kemiripan
dengan WLCSP terutama karena
penggunaan solder ball (bump). Dengan
gambar di atas dapat dilihat dengan
jelas bahwa BGA masih perlu
menggunakan lead frame, sedangkan
WLCSP tidak perlu menggunakan lead
frame

6. WLCSP
CONSTRUCTION
Dalam membuat WLCSP digunakan
juga Wafer Fabrication Process, seperti
Metalisasi alumunium dan tembaga,
low-K, non-low K dielectric.
Laser marking juga dapat dilakukan
dibalik
die
WLCSP,
ketika
menghubungkan WLCSP ke PCB
WLCSP Mounted on PCB
Proses pembuatan WLCSP pertama kali
dimulai dengan penerapan polymer1 (P1) di
atas wafer silikon, dengan menggunakan
photolitograpgy dan etching pada lapisan P1
dibuatlah bukaan yang memungkinkan akses
dari ke pad (bantalan alumunium) pada
permukaan die. Lalu untuk die yang dikelilingi
bond pad (mendukung proses wire bond
tradisional). Kita beri RDL, yang lalu dietching
di atas lapisan P1. Hal ini menciptakan
hubungan listrik antara normal wirebonds pad
dan array dari solder ball pad. Lalu aplikasikan
kembali lapisan polymer yang kedua (P2)
diatas LDR, etching P2 untuk membuat
bukaan UBM (under bump metallization) yang
akhirnya secara permanen dilekatkan bump di
atas UBM.

7. WLCSP dengan SAC (Sn (timah), Ag (perak),
dan Cu (tembaga)) merupakan campuran
bebas Pb. Meskipun perbedaan komposisi
dan manufaktur yang kecil, Anda harus
mempertimbangkan aplikasi akhir ketika
memilih komposisi bola solder.
WLCSP Restributed Die Constraction
WLCSP Direct Bump Constraction
Material Properties of Pb-free Solder Ball and Bump

8. WLCSP BUMPS
T R A D I SION A LLY…
Bumps WLCSP secara tradisional dibuat
dengan menjatuhkan bola solder yang
telah dibuat sebelumnya ke atas wafer
silicon dengan menggunakan pencetak
yang dapat memodifikasi permukaan.
Alat penyapu yang terbuat dari karet
bekerjasama dengan pencetak, telah
dipasangi alat khusus yang membuat
bola-bola turun melalui slot sempit
karena gravitasi, pencetak stensil ini
juga menggunakan fluks tepat sebelum
bola dijatuhkan ke atas wafer.
I SS U E…. .
Teknologi ini dapat diaplikasikan secara
luas, namun memiliki beberapa masalah
yang
berhubungan
dengan
pembatasaan penggunaan dalam skala
atau volume yang tinggi dan yield.
Masalah yang pertama adalah ukuran
bola yang dapat di produksi memiliki
range yang kecil, seal antara fixture
berlubang dan wafer dapat gagal, dan
menyebabkan pelepasan seluruh bola
ke dalam perangkat (sering disebut
burst (ledakan) atau escape (lolos)) , dan
yang terakhir yield secara statistic
rendah. Namun WLCSP memiliki
toleransi diameter dan tinggi bola yang
sangat rendah, yang menjamin
keseragaman bola, Pengukuran optic
berfokus vertical juga dilakukan dengan
bntoleransi dibawah 50µm.

9. 160µm Ball WLCSP Mechanical
Dimension
Symbol
A
A2
F
G
e
e1
e2
Typical (mm)
0.315
0.200
0.137
0.133
0.400
0.800
0.693
160µm Ball WLCSP Outline
WL SST…
Salah satu teknologi WLCSP yang baru menunjukkan pertanda baik dalam mengeleminasi sifatsifat merugikan dari WLCSP dan Flip Chip, teknologi tersebut adalah WLSST (Wafer Level Solder
Sphere Transfer) WLSST biasanya disebut juga Gang Ball Placement, teknologi ini menggunakan
vacuum untuk mengangkat semua bola yang telah dibentuk, lalu dilakukan optical inspection
dan memindahkan bola ke wafer.

10. BOP
Bumping Technology
BOP and RDL…?
Pada
dasarnya
teknologi
bumping
WLCSP
dapat
dikategorikan ke dalam dua
bentuk dasar, teknologi Bump
On
Pad
(BOP),
dan
Redistribution Layer (RDL).
BOP memiliki Under Bump Metallization (UBM) langsung
terhubung ke chip, BOP banyak diadopsi untuk perangkat
analog, perangkat yang memiliki I/Os terbatas, dan
sambungan listrik/ grounding terbatas. Salah satu
keuntungan menggunakan teknologi BOP adalah biaya
bumpingnya rendah. BOP memiliki 3 teknologi dasar,
Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG), Bump on Nitride
(BON), dan Bump on Re-passivation (BOR). Perbedaan dari
ketiganya terletak pada material polymer repassivation,
UBM metal stack, pemutusan repassivation dan ketebalan.

11. RDL
Tidak seperti BOP dengan UBM,
solder bump langsung tertancap
pada pad alumunium, RDL
memisahkan bump/ struktur
UBM
dari
permukaan
perangkat, biasanya dengan
lapisan
polymer
seperti
Polyimide
(PI),
Polybenzobisoxazole (PBO).
Penambahan lapisan lembut ini, dapat berfungsi sebagai
stress buffer yang membuat reabilitas papan WLCSP
menjadi meningkat. Pada gambar 5 ditunjukkan 3 kondisi
dasar pada RDL 3 Mask RDL, 4 Mask RDL, RDL plus
encapsulated copper post technologies. RDL yang
menggunakan tembaga memberikan tingkat kinerja dan
reabilitas yang superior. Hal tersebut dapat terjadi karena
tembaga secara effective meningkatkan pemisahan antara
silicon dan PCB (standoff height) ; bahan encapsulasi bagian
depan CTE memiliki kecocokan dengan PCB CTE, dan
secara agresif melakukan penipisan terhadap silicon yang
dapat meningkatkan reabilitas.

12. a)
Mask-Free
Electroless Nickel
Immersion
Gold
(ENIG) UBM Solder
Bump
b) One-Mask Bump
on Nitride (BON)
UBM Solder Bump
c) Two-Mask Bumpon Re-Passivation
(BOR) UBM Solder
Bump
d) 3 Mask LDR
Solder Bump
e) 4 Mask RDL
Solder Bump
f) Three-Mask RDL +
Encapsulated Copper
Post WLCSP Bump
Sructure
Berbagai variasi
Teknologi Bumping
WLCSP

13. WLCSP PCB
Layout Guidelines
Land Pattern Recommendations
Fabrikasi PCB biasanya menggunakan 2
jenis pattern selama Surface mount
assembly
• Non Solder Mask Defined (NSMD) –
metal pad pada PCB lebih kecil
terhadap solder mask opening
• Solder Mask Defined (SMD) – solder
mask opening lebih kecil dari pada
copper pad.
Underfill merupakan epoxy yang
digunakna untuk mengisi celah antara
PCB dan WLCSP ketika keduanya
disatukan
dan
digunakan
untuk
meningkatkan reabilitas .
NSMD and SMD Land Patterns

14. NSMD Versus SMD

15. Stencil Design
Following SMT guidelines must be
valuated for WLCSP applications:
Stencil design , Electromagnetic
shielding, Solder paste, Package
placement, Reflow, Under fill,
SMT rework
WLCSP SMT
Guidelines
Sangat penting untuk mengikuti pedoman desain stensil di IPC7525 untuk semua penyusunan. Sangat penting menggunakan
stensil berkualitas baik untuk mencapai kualitas solder-paste
printing yang baik. Anda dapat meraih performa solder stensil
yang lebih baik menggunakan laser cut atau electroformed stensil
dari pada menggunakan chemically etched stensil. Penggunan
laser dan elctroformed memberikan hasil cetak yang jernih dan
tajam. Untuk mendapatkan hasil pemindahan pasta solder terbaik
rasio tinggi dan diameter lubang juga harus diperhatikan. Lubang
stensil persegi menyediakan kekonsistenan dalam pemindahan
pasta untuk 400pM pitch, aligment stensil akurasi yang
disarankan adalah ± 50 pM pada 3-sigma. Salah satu aspek paling
penting dari SMT adalah untuk mencapai proses pencetakan
pasta solder yang kuat dan konsisten, untuk mencapainya ada
beberapa hal yang perlu dimonitor yaitu kontrol volume pasta,
pemeriksaan stensil, dan memastikan keseragaman volume
pasta.
Pemeriksaan dengan x-ray setelah reflow juga disarankan untuk
memastikan ketepatan penempatan dan solder wetting.

16. Electromagnetic Shielding
Adalah perisai WLCSP yang berfungsi untuk
melindungi
dari
masalah-masalah
electromagnetic, thermal, dan mechanical
protection yang bisa saja muncul terutama
saat proses SMT. Ada 4 pertimbanganyang
berhubungan
dengan
electromagnetic
shielding: dimensi antara WLCSP, PCB, pads
dan komponen, tipe shield, design shield dan
penempatan shield.
Electromagnetic Shielding Dimensions

17. Kondisi dan pelepasan energi yang tidka
diinginkan dapat membuat die menjadi
retak.
Examples of Shields
Solder Paste
Proses pencetakan solder paste ( biasanya Pb free solder
paste mengandung, Sn , Ag, Cu) dengan menekan pasta
ke atas stensil yang telah ditetapkan. Pembersihan bagian
bawah stensil dapat meningkatkan keseragaman volume,
dan pelepasan pasta yang lebih baik. Lebih baik
pembersihan tersebut di otomasi, karena apa bila
dilakukan secara manual ditakutkan akanmenyebabkan
penyok, merusak stensil dan menurunkan kualitas
pencetakan. Beberapa hal yang dapat menunjang
keandalan WLCSP :
• Volume max solder paste yang diperbolehkan adalah
sebelum mencapai paste bridging.
• Inspeksi
optic
otomatis
untuk
memonitor
keseragaman volume solder paste
• Jangan membersihkan solder paste dengan particle
yang berukuran lebih dari 40um
• Jangan menggunakan solder paste dengan fluks aktif
atau berbahan asam untuk menghindari masalah
korosi

18. Package Placement
Untuk merakit WLCSP ke PCB atai FPC (Free Printed
Circuit) dibutuhkan peralatan yang benar-benar optimal
untuk bagian WLCSP.
WLCSP memberikan self-aligment yang kuat dengan
screen printed solder paste ketika, tinggi solder ball lebih
dari 0.15mm, jika solder ball lebih kecil dari itu maka
dibutuhkan kehati-hatian yang lebih tinggi. Rasio yang
tepat antara peralatan pick and place tools dan ukuran
paket, perlu diperhatikan minimal 80% untuk dapat
menghasilkan distribusi yang merata dan seragam selama
penempatan. Berikut adalah beberapa saran untuk
menghasilkan hasil yang terbaik:
• Penempatan Z-height pada PCB harus di set ke nol,
atau di jarak kritis antara WLCSP dan PCB sebelum
dijatuhkan atau ditempatkan
• Hindari penggunaan kekuatan ikat (penempatan) yang
berlebih, karena jika berlebihan dapat menebabkan
berkurangnya reabilitas akibat terjadinya stress
mekanik.
WLCSP – Pick-Up on Carrier Pocket
Ketika terjadi component displacement,
sebaiknya jangan gunakan pinset logam untuk
memperbaiki penempatan, gunakanlah pena
vacuum atau yang setara dengannya.

19. Potential Failures Due to Improper Shield Design and Placement

20. Pick and Place Prosses
Saat melakukan pengangkatan kompoen dari pita carrier,
lebih baik gunakan Z-height (zero height) antara WLCSP dan
alat pickup. Dan perhatikan tekanan vacuum, lebih baik
antara 60-7o kpa saat mengangkat WLCSP dari pocket
carrier tape.
Mirip seperti saat dilakukan pengangkatan, saat dilakukan
penempatan, gunakan lah Z-height atau ketinggian gap
seminimum mungkin untuk menghidari overdrive.
WLCSP Placement on FPC Board
Reflow
• Untuk meningkatkan respon solder,
gunakanlah tungku reflow dengan
pembersihan nitrogen dengan kandungan
oksigen di bawah 50 ppm.
• Tentukan
suhu
reflow
sebenarnya
didasarkan pada pengukuran termal efek
pembebanan dalam tungku, termasuk
kompleksitas komponen, ketebalan dan
ukuran board.
• Untuk solder bebas Pb (Sn-Ag-Cu atau SnAg), profil reflow sangat penting. campuran
Sn-Ag-Cu meleleh pada ~ 220 ° C. Puncak
Suhu reflow pada joint level harus 15- 20 ° C
lebih tinggi dari suhu leleh. Lihat Tabel
berikut untuk rincian lebih lanjut tentang
suhu maksimum reflow.
• Jika suhu reflow lebih tinggi dari suhu yang
diperbolehkan
dapat
menyebabkan
delamination dan masalah solder joint
didalam paket.

21. •
waktu Dwell di zona solder (dengan suhu yang lebih tinggi
dari 220 ° C) harus dijaga sesingkat mungkin untuk
mencegah kerusakan pada komponen dan substrat. Suhu
puncak tidak boleh melebihi 260 ° C. Gunakan atmosfer
yang terkendali (N2 atau N2H2) selama seluruh reflow,
terutama di atas 150 ° C.
• Untuk menghindari operasi pembersihan, gunakan no clean
flux.
Recommended Reflow Parameters for Sn-Ag-Cu Paste
• Ramp -down tidak boleh tiba-tiba dan tidak
seharusnya melebihi tingkat yang direkomendasikan
untuk menghindari potensi UBM retak karena syok .
Demikian pula , hindari instalasi ionizers udara
berkecepatan tinggi di pintu keluar dari reflow ,
karena mereka dapat menyebabkan thermal shock
untuk paket .
• Kualitas solder joint yang baik terjadi ketika solder
membasahi seluruh solder land dari solder ball
WLCSP, hal tersebut membuat permukaan sendi
halus dan bentuk simetris. Pastikan bahwa semua
titik solder pada sebuah chip seragam . Void di solder
joint setelah reflow dapat terjadi selama proses
reflow ketika profil reflow tidak disetel dengan benar
berdasarkan rekomendasikan profil. Solder inspeksi
reflow dapat dilakukan dengan X - ray untuk
memantau kerusakan tersebut. Penanganan
penyimpanan yang tepat dari solder ball WLCSP dan
optimasi reflow profile dapat menghilangkan sumber
kegagalan.

22. Underfill Process
Recommended Reflow Profile for Sn-Ag-Cu Paste
WLCSP awalnya dirancang tanpa underfill. Under fill
diterapkan untuk menginduksi kegagalan yang terkait
dengan stres mekanik. Kegagalan ini sering
berhubungan dengan CTE ketidaksesuaian antara
package dan board. Dalam kebanyakan kasus, underfill
bahan yang handal menimbulka interaksi yang stabil
antara die dan substrat. Underfill meningkatkan
keandalan Paket WLCSP, WLCSP dapat beroperasi pada
proses suhu melebihi 175 ° C selama kurang lebih lima
menit dengan pilihan underfill yang tepat . Sebuah
underfill handal merata kepompong sendi solder dan
menyerap mismatch CTE antara perangkat WLCSP dan
board. Underfill yang melindungi solder joint dari
kelelahan paket yang berlebihan, kelembaban paket
yang tidak diinginkan , kontaminan ionik ,radiasi, bump
ekstrusi , thermal shock, shock mekanik , dan getaran ,
yang semua aspek umum aplikasi SMT. Aplikasi underfill
dianjurkan jika diameter bola solder adalah ≥ 300 µm
dan suhu operasi kurang dari 175 ° C. beberapa produsen
masih mempertimbangkan penggunaan underfill
karena tambahan proses dan biaya.

23. Underfill Process
Surface Mount with Underfill Versus Without Underfill

24. WLSCP Underfill Process Requirements
• Jarum
Jarum sangat penting dalam manipulasi aliran underfill.
Banyak jenis dan ukuran jarum yang tersedia di pasaran:
- poros logam Konvensional - Untuk aplikasi panas
tambahan pada jarum untuk meningkatkan keluaran
- Ujung plastik dan poros - Mencegah die chipping dan
goresan di PCB
- Ujung plastik Tapered - Mengurangi tekanan balik pada
pompa dan ideal untuk pengeluaran yang halus
Needles for Underfill Dispense
dipilih jarum plastik lembut tanpa logam untuk
mengurangi kekuatan dampak jarum ketika bertabrakan
dengan tepi die WLCSP.
dipilih jarum dengan ujung kerucut plastik untuk
mengurangi kontak di tepi die dan mengurangi kerusakan
mekanis
• Pre-Bake
Substrat harus bebas dari kelembaban untuk underfill baik
dan dapat diandalkan. Prebake diperlukan untuk mencegah
kegagalan dan delaminasi selama proses curing yang dapat
memperpendek
umur
perangkat
mikroelektronik.
Membersihkan plasma meningkatkan laju aliran, dan
keseragaman, dan memberikan adhesi antarmuka yang
efektif.

25. • Dispensing
Penggunaan mesin auto - dispenser untuk mengeluarkan underfill ditujukan untuk mengurangi
kerusakan mekanis yang disebabkan oleh pengeluaran manual di tepi diei . Volume underfill
dikendalikan untuk mengoptimalkan keandalan dan penampilan . Underfill Ideal harus dikeluarkan
untuk benar-benar mengisi area solder ball die dan memberikan fillet yang baik yang mencakup lebih
dari 50 persen dari tepi die tetapi tidak lebih dari 75 persen . Estimasi volume mungkin dengan
perhitungan sederhana tentukan volume akhir dengan cara trial and error. Perubahan substrat atau
proses pembuatan substrat atau jenis bola solder memerlukan evaluasi volume .
Karena total luas ikatan bola solder selalu jauh lebih kecil dari daerah masing-masing die dan
substrat , stress pada masing-masing solder ball relatif besar . Dengan menyerap energi selama siklus
termal , underfill mengurangi stres ini dengan faktor sekitar 10 . Bila tidak ada underfill, bola solder
menyerap stres yang diciptakan oleh ketidakcocokan dalam CTE antara paket dan PCB yang
biasanya besar .
Underfill juga mencegah ekstrusi selama siklus termal . Pada saat yang sama , underfill mencegah
inisiasi retakan pada solder ball dengan penghapusan butir-butir pada permukaan di mana retak
dapat merambat .
Untuk tingkat tertentu , underfill juga berfungsi sebagai penyerap panas untuk mengusir panas dari
die . Namun, untuk memungkinkan hal ini terjadi , seluruh wilayah underfill harus memiliki
karakteristik termal yang sama, karena variasi dapat menyebabkan overheating dalam cetakan.

26. Underfill Fillet Layout
VTOTAL = VGAP - VBALLS + VFILLET
Where:
VGAP = Volume under the die (die length × die width ×
underfill gap)
VBALLS = Volume of the interconnect solder balls (area of
cross section of solder ball × under fill gap × number of
solder balls)
VFILLET = Volume in the fillet
Manual Underfill Process
VFILLET ≈ 4 × (1/2 × L ×W × H)

27. Process Flow Summary

28. WLCSP Rework

29. WLCSP Carrier
WLCSP diletakkan pada pita pembawa dengan sisi bola
mereka menghadap bagian bawah rongga, sehingga
WLSCP dapat diangkat dengan posisi bagian datar
berada diatas. Pada PCB pemasangan WLCSP tidak
boleh terbalik, sehingga pin A1 pada paket ditandai
dengan sebuah lubang (setengah lingkaran ) di samping
pita carrier.
Die dimensions
Die with both sides ≤1.5
mm
Die with one side > 1.5
mm
Tape cavity dimension (A0 and B0)
Die side size + 70 μm
Cavity dimensions must ensure that
component rotation
Tape carrier telah dirancang untuk
menghindari kerusakan komponen. Tidak
ada lubang pada rongga, dimaksudkan
untuk
menghidari
dampak
atau
kontaminasi eksternal solder bumps. Pada
table terdapat data dimensi rongga sesuai
dengann ukuran die.
Embossed pada carrier tape menggunakan
bahan
konduktif
hitam
(resistivitas
pemukaan 104 hingga 108Ω/sq), material ini
digunakan untuk mencegah kerusakan
karena electrostatic dan memastikan total
keluaran komponen sebelum memasangnya
pada PCB. Konduktivitas dijamin akan
konstan, tidak dipengaruhi oleh usia dan
kelembaban, materi yang digunakan juga
tidak akan patah ketika dibengkokkan atau
ditekuk dan juga tidak menghasilka residu
atau terkelupas.

30. Typical tape dimensions untuk
WLCSP package dalam 8mm
carrier tape.
Posisi A1 bervariasi tergantung
tataletak perangkat. Dimensi
yang ditunjukkan pada gambar
di atas untuk tujuan ilustrasi.
Realisasi dimensi pita pembawa
mungkin sedikit berbeda.

31. Typical tape dimensions untuk
WLCSP package dalam 12mm
carrier tape.
Posisi A1 bervariasi tergantung
tataletak perangkat. Dimensi yang
ditunjukkan pada gambar di atas
untuk tujuan ilustrasi. Realisasi
dimensi pita pembawa mungkin
sedikit berbeda.

32. Cover Tape
Carrier tape disegel dengan antistatic
transparan (dengan resistivitas permukaan 105 hingga
1012Ω/sq), film polyester melapisi pita dengan
menggunakan perekat yang dipanaskan. Cover tape
memiliki ketahanan tarikan mencapai lebih dari 10N ,
dan kekuaatan pengelupasan pita penutup berkisar 0.1
hingga 0.7N, sesuai dengan metode pengujian EIA-481C dan IEC 60286-3. Cover tape kembali dikupas dengan
arah berlawanan, sudut antara cover tape dan carrier
tape yaitu diantara 165 hingga 180 °, dan test dilakukan
dengan kecepatan 120±10% mm/min

33. WLCSP Mechanical
Over Stress
Summary

34. Passivation
Damages
Primary Failure
Modes at SMT
(Surface Mount
Technology)
Metal
Layer
Solder ball WLCSP secaara
langsung menempel pada sisi aktif
die. Hal ini memungkinkan terjadi
disispasi kekuatan tekan dari solder
ball ke lapisan pasif, UBM, dan
sirkuit logam aktif.
Die Chipping
Karena terdiri dari polimer, kristal
kisi silikon, dan sirkuit logam aktif
ultra tipis, paket dari WLCSP rapuh.
Celah bentuk apapun dapat
menyebar ketika paket mengalami
mechanical of stress (MOS).
Kerusakan
sirkuit
dapat
mengakibatkan hilangnya fungsi
secara parsial ataupun keseluruhan.
to
Gross Chipping
Meskipun lapisan repassivation
(seperti P1, P2, UBM, dan RDL)
memberikan beberapa tingkat
perlindungan fisik, daerah ini rentan
terhadap gaya tekan. Bila tidak
dioptimalkan,
hal
ini dapat
mengakibatkan
interkoneksi
korsleting. Overstresses mekanik
tdapat menimbulkan kerusakan
yang sama pada lapisan dalam
sirkuit.

35. WLCSP
Deprocessed
Showing
Massive
Passivation to Metal Layer
Damages
Tidak seperti retakan akibat benda tumpul yang terlihat jelas, kegagalan mekanik
ini tidak mudah terlihat tanpa pemeriksaan dengan perbesaran tinggi, selain
memakan banyak waktu deprocessing WLCSP ini akan memakan banyak biaya.

36. UBM-Solder Ball-PCB Pad Interconnect Failure
Kegagalan mekanism yang sering terjadi pada WLCSP adalah UBM ke PCB Pad interconnect failure . Berikut ini
adalah sebagian daftar lokasi kegagalan :
• UBM ke Solder Joint Crack - Kegagalan interkoneksi ini biasanya ditandai dengan kegagalan intermittent
continuity selama pengujian listrik . Untuk WLCSP dengan underfill, tampak sebagai bercak putih selama CSAM .
Penampang menunjukkan penyebaran celah antara solder dan UBM . Penyebab khasnya adalah thermal syok
pasca reflow karena perubahan suhu yang mendadak dari reflow ke suhu lingkungan yang dingin dan sejuk cepat
turun.
• Solder ke PCB Paad Crack - Jenis kegagalan exhibits intermitten untuk kondisi sirkuit terbuka selama pengujian
listrik . Retak dapat bertambah dari parsial hingga terputusnya solder ball ke pad PCB . Solder pad tembaga retak
dapat disebabkan oleh dampak kekuatan geser sementara WLCSP sudah terpasang pada PCB . Dalam beberapa
kasus, dikaitkan dengan koefisien ekspansi termal ( CTE ) ketidaksesuaian juga dapat memicu kegagalan ini .
UBM – Solder Joint Crack

37. • PCB Pad Lift - Ini adalah bentuk lain keretakan dari solder
ke PCB pad. Hal ini umum untuk pola NSMD PCB dengan
pad tembaga, karena tidak ada masker solder yang
tumpang tindih untuk memegang pad tembaga. Jenis
kegagalan terjadi karena beberapa eksposur termal selama
pengerjaan ulang atau penggantian komponen.
• Intermetalik Formasi - pertumbuhan Intermetalik antara
UBM ke solder dan solder ke tembaga pad PCB, hal ini
terjadi apa bila campuran dua logam bila terkena
temperature tertentu selama SMT. Ketika dimulai,
pertumbuhan intermetalik merambat sampai semua logam
yang tercemari. Dalam kebanyakan kasus, beberapa reflow
dan rework selama SMT menyebabkan pertumbuhan
intermetalik prematur, yang mempersingkat masa pakai
sendi solder. Kegagalan ini sering perlihatkan oleh
kerapuhan di sendi solder, yang menghasilkan kontinuitas
atau kegagalan struktural.
Intermetallic (IMC) Formation

38. • Kegagalan Terkait dengan Kelelahan – Bila WLCSP yang
terkena ekspansi differensial berulang dari berbagai unsur
yang berinteraksi dipasang pada PCB. Fenomena ini dikenal
sebagai ketidakcocokan dalam koefisien ekspansi termal (
CTE ) antara bahan yang berbeda pada papan yang
menghasilkan kelelahan siklik . Hal ini dapat melemahkan
interkoneksi dan mengakibatkan kegagalan listrik . Time
Domain Reflectometry ( TDR ) adalah alat analisis non destruktif yang dapat Anda gunakan untuk memverifikasi
lokasi kegagalan interkoneksi antara WLCSP dan PCB . TDR
menggunakan pulsa waktu yang ditransmisikan sepanjang
interkoneksi , dimana setiap jejak konduktif memiliki
signature listrik sendiri . Ini adalah tanda tangan listrik
dalam bentuk sinyal gelombang . Sebuah unit gagal
menghasilkan sinyal yang memberitahu apakah
diskontinuitas terjadi pada tingkat die , solder ball, atau
tingkat PCB .