最後更新:2026年10月8日後段製程・先進封裝先進封裝中國大陸:封装翘曲

封裝翹曲(Warpage)是什麼

Package Warpage

封裝翹曲(Warpage)是因熱膨脹係數不同的晶片、樹脂、基板伸縮量的差異,使半導體封裝彎曲成弓形的現象。翹曲方向會隨溫度改變,迴焊時翹曲過大會造成BGA空焊或橋接等組裝不良。在大型AI用封裝中特別嚴重,以調整材料或加強框(stiffener)加以抑制。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

封裝翹曲(Warpage)是指半導體封裝從平坦狀態彎曲成弓形的現象,或其翹曲的大小。封裝是將矽晶片、封膠樹脂、IC載板、焊料等熱膨脹係數不同的材料貼合而成,因此溫度變化時,各材料伸縮量的差異會使整體彎曲。這與雙金屬片隨溫度彎曲的原理相同。

封裝翹曲的問題在於,不只大小,連方向也會隨溫度改變。例如室溫下呈中央下凹的形狀,在熔化焊料的迴焊高溫(峰值約260℃)下卻變成中央上凸的形狀。BGA等封裝在迴焊中翹曲過大時,會發生部分錫球未接觸基板焊料(空焊)、熔融焊料相互連接(橋接),或錫球與焊料未熔合、彷彿頭枕在枕頭上的不良(枕頭效應,head-in-pillow)。因此,會以一邊加熱一邊量測翹曲的陰影疊紋法(shadow moiré)等,評估整個組裝溫度範圍內的翹曲。

在AI用的大型封裝中,翹曲是特別重大的課題。在1個基板上搭載大型晶片、中介層及多顆HBM的封裝面積大,即使些微彎曲,邊緣的位移也會很大。對策包括調整封膠樹脂或底部填充膠的熱膨脹係數・彈性模數・玻璃轉移溫度、使基板層結構對稱化,以及安裝抑制翹曲的金屬加強框(stiffener)等。熱膨脹係數接近矽的玻璃基板(glass core),也被期待作為抑制翹曲的手段。

封裝翹曲(Warpage)的常見問題

封裝為什麼會翹曲?
因為矽晶片、封膠樹脂、IC載板等的熱膨脹係數不同,溫度變化時各材料的伸縮量產生差異,使整體彎曲。這與雙金屬片隨溫度彎曲的原理相同,樹脂以玻璃轉移溫度為界性質改變也有影響。
翹曲會造成哪些組裝不良?
迴焊中翹曲過大時,會發生部分錫球碰不到基板的空焊、相鄰焊料相互連接的橋接,以及錫球與基板焊料未熔合的枕頭效應(head-in-pillow)等不良。因此要在整個組裝溫度範圍內評估翹曲。

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