WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package)

D I S U S U N O L E H : 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 )

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

Why Use WLCSP Instead of Conventional Packages

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.

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.

Construction of WLCSP (30 balls)

WLCSP & FLIP CHIP

WLCSP & BGA

Between Flip Chip and BGA

WLCSP & FL IP CHIP

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.

WLCSP & B G A

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

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 CONSTRUCTION

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.

WLCSP Mounted on PCB

WLCSP Restributed Die Constraction

WLCSP Direct Bump Constraction

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.

Material Properties of Pb-free Solder Ball and Bump

WLCSP BUMPS

T R A D ISIONA 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.

ISSUE…..

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.

WL SST…

Salah satu teknologi WLCSP yang baru menunjukkan pertanda baik dalam mengeleminasi sifat-sifat 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.

160µm Ball WLCSP Outline

Symbol Typical (mm)

A 0.315

A2 0.200

F 0.137

G 0.133

e 0.400

e1 0.800

e2 0.693

160µm Ball WLCSP Mechanical Dimension

BOP and 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.

Pada dasarnya teknologi bumping WLCSP dapat dikategorikan ke dalam dua bentuk dasar, teknologi Bump On Pad (BOP), dan Redistribution Layer (RDL).

BOP

Bumping Technology

RDL

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.

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).

Berbagai variasi Teknologi Bumping

WLCSP

a) Mask-Free Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) UBM Solder Bump

b) One-Mask Bump on Nitride (BON) UBM Solder Bump

c) Two-Mask Bump-on 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

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 .

WLCSP PCB Layout Guidelines

NSMD and SMD Land Patterns

NSMD Versus SMD

WLCSP SMT Guidelines

Stencil Design

Sangat penting untuk mengikuti pedoman desain stensil di IPC-7525 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.

Following SMT guidelines must be

valuated for WLCSP applications:

Stencil design , Electromagnetic

shielding, Solder paste, Package

placement, Reflow, Under fill,

SMT rework

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

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

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.

Potential Failures Due to Improper Shield Design and Placement

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 Sn-Ag), 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.

• 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.

Underfill Process 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.

Recommended Reflow Profile for Sn-Ag-Cu Paste

Underfill Process

Surface Mount with Underfill Versus Without Underfill

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.

• 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.

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)

Process Flow Summary

WLCSP Rework

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.

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.

Die dimensions Tape cavity dimension (A0 and B0)

Die with both sides ≤1.5

mm

Die side size + 70 μm

Die with one side > 1.5

mm

Cavity dimensions must ensure that

component rotation

Posisi A1 bervariasi tergantung tataletak perangkat. Dimensi yang ditunjukkan pada gambar di atas untuk tujuan ilustrasi. Realisasi dimensi pita pembawa mungkin sedikit berbeda.

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.

Typical tape dimensions untuk WLCSP package dalam 12mm carrier 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-481-C 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

Cover Tape

WLCSP Mechanical Over Stress

Summary

Primary Failure Modes at SMT (Surface Mount Technology)

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. Gross Chipping

Passivation to Metal Layer Damages

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.

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.

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.

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

• 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

• 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 .