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3.2T / 6.4T NPO为什么开始需要T7锡膏?

频道:外汇市场 日期: 浏览:4273

从800G、1.6T光模块,到面向下一代AI数据中心的3.2T / 6.4T高速光互连,光通信正在向更高带宽、更高集成度持续演进。

与此同时,光模块内部的互连方式也在发生变化。

随着NPO(Near-Packaged Optics)、Silicon Photonics(硅光)、PIC(Photonic Integrated Circuit,光子集成电路)等技术发展,芯片与基板之间需要承载越来越多的高速电气互连。

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Bump越来越多,Pitch越来越小。

在部分高密度NPO/PIC应用中,Bump数量已经接近20,000个,最小Pitch进入约125 μm级别。

对于锡膏而言,真正的挑战已经不只是:

“能不能印125 μm Pitch?”

而是:

在125 μm Pitch条件下,能不能把接近20,000个Bump稳定、连续、一致地印出来?

这正在成为3.2T / 6.4T NPO进入高密度互连后,Fine-Pitch锡膏需要面对的新问题。

Fine Pitch只是第一层难度

谈到Fine-Pitch Solder Paste,人们通常首先关注Pitch。

150 μm、130 μm、125 μm,甚至更小。

但如果只看Pitch,很容易低估NPO/PIC实际的制造难度。

只有几十个微小焊点时,即使工艺窗口较窄,通过钢网、印刷参数和锡膏优化,仍然可能获得不错的结果。

但当互连数量增加到接近20,000个Bump时,问题已经发生变化。

此时要求的不再是某几个Bump印刷漂亮,而是整个 Fine-Pitch Bump Array 都需要保持足够高的一致性。

一次偶发少锡、一个开孔释放异常、一处局部高度变化,都可能在数以万计的互连点中逐渐转化为良率问题。

因此,对于NPO/PIC来说:

Fine Pitch决定印刷难度,Bump Count放大制造难度。

为什么开始需要T7锡膏?

随着Pitch缩小,Stencil Aperture也会进入更小尺度,焊料粉末粒径与钢网开孔之间的关系开始变得更加敏感。

这也是T7锡膏(Type 7 Solder Paste)开始进入NPO、PIC及先进封装Fine-Pitch应用的重要原因。

T7超细焊料粉末可以为微细钢网开孔提供更好的填充基础,并支持更小Aperture条件下的锡膏印刷。

但用了T7,并不代表125 μm Pitch的问题就自动解决。

粉末粒径越细,比表面积越大,对Particle Size Distribution、Sphericity、Oxidation Control、Flux Activity以及Rheology的要求也会进一步提高。

所以真正的技术问题不是:

“能不能把粉做得更细?”

而是:

“粉末变细以后,能不能长期稳定地印刷?”

这才是NPO/PIC对T7 Fine-Pitch Solder Paste真正的考验。

能填进去,还要稳定释放出来

Fine-Pitch印刷中,锡膏进入钢网开孔只是第一步。

更困难的是 Stencil Release。

刮刀经过钢网时,T7锡膏需要充分填充微细Aperture;钢网与PCB或Substrate分离时,锡膏又需要从孔壁稳定释放,并按照预期体积留在Pad上。

释放不足,可能出现少锡和Deposit Volume偏低。

脱模后的流变恢复不足,又可能出现扩散与Slump。

当Pitch进入约125 μm,相邻Deposit之间能够容纳横向扩散的空间进一步缩小。

因此,一款真正面向NPO的T7锡膏需要在:

Paste Filling、Stencil Release、Transfer Efficiency、Slump Resistance与Rheology

之间取得平衡。

Fine Pitch真正难的,从来不是某一个单项参数。

20,000个Bump,考验的是一致性

如果只观察显微镜下几个Bump,印刷效果可能非常漂亮。

但这不足以证明材料适合量产。

对于拥有接近20,000个Bump的高密度PIC,更值得关注的是整个阵列的:

Solder Paste Volume、Deposit Height、Transfer Efficiency、Distribution以及Cpk。

平均锡量符合要求,并不意味着每一个位置都稳定。

当互连数量足够多时,分布尾部少量异常点也可能成为实际良率问题。

因此,NPO/PIC对于锡膏的评价逻辑正在从:

Average Performance

逐渐转向:

Distribution & Consistency。

不是挑10个Bump看起来很好,而是数以万计的Bump都要保持稳定。

这也是3.2T / 6.4T NPO对Fine-Pitch锡膏提出的更高要求。

PCB / Substrate Warpage正在压缩印刷窗口

如果所有Pad都处于绝对平整的平面,125 μm Pitch印刷已经具有相当难度。

真实生产环境还需要面对另一个变量:

Warpage(翘曲)。

PCB或封装基板受到尺寸、层数、铜分布以及热机械应力等因素影响,局部高度可能存在差异。

进入Fine Pitch以后,同样程度的Warpage相对于整个印刷工艺窗口的影响会更加明显。

局部高度变化可能进一步影响:

Gasketing、Paste Filling、Stencil Separation以及Deposit Volume。

这就解释了为什么实际产线上有时会出现:

钢网相同、印刷参数相同、锡膏相同,但同一块PCB或Substrate不同区域的锡膏体积却存在差异。

因此,NPO Fine-Pitch Printing不能只研究锡膏,而应该把它理解成一个完整系统:

T7 Solder Paste × Stencil × PCB/Substrate × Warpage × Printer × Process

任何一个变量发生变化,都可能影响最终的20,000个Bump。

从800G / 1.6T走向3.2T / 6.4T NPO

过去谈到光模块锡膏(Optical Transceiver Solder Paste),更多关注SMT、Driver、TIA、Laser、TEC以及相关光电器件焊接。

随着高速光互连进一步向 NPO、Silicon Photonics和高密度PIC发展,光通信焊接正在逐渐进入更加接近先进封装的技术尺度。

因此:

光模块锡膏与先进封装锡膏(Advanced Packaging Solder Paste)之间的技术边界也在逐渐靠近。

Wafer、Flip Chip、Bump、PIC、Silicon Photonics、NPO,看似属于不同工艺领域,却正在面对相似的材料挑战:

更高I/O密度、更小Pitch、更大的Bump Count、更严格的锡量一致性,以及更窄的Process Window。

从“能印125 μm”到“量产125 μm”

实验室完成一次Fine-Pitch印刷,与生产线连续稳定印刷,是两个完全不同的问题。

进入量产以后,T7锡膏需要不断经历刮刀剪切、钢网填充与释放,同时还要面对环境、设备以及PCB/基板批次差异。

因此,面向NPO/PIC的 T7超细粉锡膏(Type 7 Fine-Pitch Solder Paste),除了极限Pitch能力,更应该关注:

Continuous Printing Stability。

真正有价值的不是第一片印得漂亮。

而是:

第1片稳定,第100片稳定,持续生产以后仍然保持可控。

DAWEI | T7 Fine-Pitch Solder Paste

东莞市大为新材料技术有限公司(DAWEI New Material)持续围绕高速光通信与先进封装微细互连开发焊接材料。

面向 800G / 1.6T光模块、3.2T / 6.4T NPO、PIC、Silicon Photonics、Wafer、Flip Chip及Fine-Pitch Bump 等应用,大为新材料持续推进T7超细粉Fine-Pitch Solder Paste的工艺开发。

材料开发关注的不只是更细的粉末,也包括实际量产过程中的:

微细开孔填充、Stencil Release、Transfer Efficiency、锡量一致性、抗坍塌、连续印刷稳定性、回流润湿以及焊点可靠性。

因为当NPO进入数以万计的Bump互连以后,真正值得回答的问题已经不是:

“T7锡膏能不能印125 μm Pitch?”

而是:

“在125 μm Pitch条件下,能不能把接近20,000个Bump连续、稳定、一致地印出来?”

从800G / 1.6T光模块到3.2T / 6.4T NPO,互连仍在继续向更高密度发展。

Fine Pitch是尺寸。 Consistency,才是量产。