【文章內容簡介】 lWing）形接腳的焊錫接點的故障模式包含了，起初在焊錫腳跟處的裂痕及次發(fā)在腳尖部份的裂痕。對于陶瓷C4元件陣列形態(tài)接點的測試則表現(xiàn)出裂痕起始于元件外緣元件和焊錫點間介面上。另一方面而言，一無接腳的陶瓷元件載具（LCCC）其裂痕起始于接近元件及焊錫界面的焊錫上，其后裂痕再逐漸生長直到穿過整個焊點。對PBGA元件而言，焊錫接點的破壞通常發(fā)生在焊錫球和元件接合的界面上。對CBGA而言則發(fā)生在如（圖二）所示的界面上。對CCGA而言，則發(fā)生在焊接點的頸部如（圖三）所示。圖二、CBGA焊錫接點在經歷0到100℃，3000周期后裂痕成長圖三、CCGA焊錫接點在經歷0到100℃，3000周期后裂良成長 “系統(tǒng)熱管理”是另一重要要素。工作中的IC元件越來越面臨散熱上的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)的使用壽命及事例性愈來愈依賴有效的散熱到外界去。由晶片所產生的熱必須被散到元件表面及散到外界去。元件及基板的設計及材料都必須能有效的散熱，而焊錫接點也被期望在相對其他復合材料能散出更多的熱，如（表一）所示。表一、一般元件材料熱傳導材料熱傳導（Watt/m176。 K）銅400金320花架（lead frame）160矽80焊錫（63錫/37鉛）50鋁（A12O3）35導電膠5基板（IR4，BT）*現(xiàn)在及未來展望焊錫及PC板組裝上用的錫膏可被整理如下：*對目前的技術而言：“（）的QFP印刷錫膏”()間距（但量產能力隨間距下降而下降）水溶性或免洗錫膏回焊水溶或免洗波焊助焊劑，在大氣或氮氣環(huán)境*對未來技術而言：兩種平行的量產途徑，使用周圍接腳的QFP及陣列元件環(huán)境容許的材料及制程更佳的可靠性提升系統(tǒng)熱處理能力，包含使用最大熱傳導材料第四步驟：印刷 由于構裝技術及材料上的進步，使得目前有大量新的技術如覆晶(filpchip),COB(chiponboard)，PCMCIA及BGA等可供使用。這些新的技術面臨的第一對象就是我們現(xiàn)在所要探討的：錫膏及黏著劑的印刷。 對于印刷這項技術而言，我們不再是一知半解?，F(xiàn)在的我們在操作新型印刷機時有許多的參數(shù)要加以設定及控制以求得良好的印刷品質。 僅管鋼版印刷設備從最簡單的小型人工操作冶具到大型全自動機臺一應俱全，但錫膏印刷的基本方式依然不變，簡言之也就是將PC板放到或是運到工作臺面，以真空或是冶具固定PC板，將鋼版和PC板定位好，把錫膏或是導電膠以刮刀緩慢的壓擠過鋼版上的小開孔再使其附著到PC板上焊墊上。以上就是基本印刷步驟。*基本步驟 材料準備：目前表面黏著印刷用的材料不再局限在錫膏，也可能是導電膠或不導電膠。材料無論是錫膏或是黏著劑都會直接影響到鋼版本身的參數(shù)，如鋼版材料、厚度、工作壽命、鋼版清潔用溶劑，清潔周期及溫度控制等，此外材料亦會影響到印刷過程的精確度。 同時，對于元件接腳間距在底板上的分布情形也要十分明了這樣才能選取一適當顆粒尺寸的錫膏以使印刷有最佳的結果如（表一）。當然若能依接腳間距來選擇不同的印刷底板材料更能增進印刷品質如（表二）。表一、錫膏分類網孔顆粒尺寸（微米）應用元件接腳間距（英寸）200/+32545~75標準~325/+50025~45微細腳距~50025超微細腳距表二、印刷底板材料金屬優(yōu)點缺點黃銅容易蝕刻一致孔壁現(xiàn)有技術最不耐久不銹鋼對微細腳距應用上堅固且耐久蝕刻上比黃銅精確抗化學侵蝕成本不易蝕刻不易得到平滑均勻的表面鉬垂直且平滑的孔壁錫膏容易脫離昂貴 印刷底板及基板間之定位：不論是用人工或是藉助某些自動化方式輔助，將印刷底板上的開孔和基板上元件的焊墊精確且一致的對位在一起，以轉送一定體積的材料。目地是將兩個影對位在一起，也就是開孔和元件焊墊精確的對位在一起。使用的材料（錫膏或黏著劑）及PC板上元件接腳的間距都會影響對位的準確性。 將材料印到基板上：將足量的材料的印刷底板上大約離開孔1~3寸距離或是位在刮刀的開頭和材料都是影響印刷結果的參數(shù)。在半自動或全自動的印刷機上，刮刀的速度、壓力、下降點及行程都可以程式控制并被儲存起來以備將來使用時仍可保持同樣的印刷品質。 在印刷時基板在印刷底板間的距離是另一個需加以考量的參數(shù)。此外還有許多可選參數(shù)；不過這些則依印刷機制造廠商之間而不同，如開孔開頭角度/速度及印刷底板回彈距離（Snapoff）等參數(shù)的決定都是為了求得最有效的印刷效率及結果。 印刷品質監(jiān)視：在印刷完成第一片板子后，必須定期的檢視印刷品質 。至于檢視項目則包含焊墊上錫膏的印刷精度，單一焊墊被錫膏覆蓋的面積及深度（體積）的重復性。以上兩個方式是用來驗證是否有適當體積的材料被很穩(wěn)定放置在焊墊上。檢視的目的就是在確定適當?shù)捏w積及定位。 印刷鋼版清潔：使用的材料及印刷方式都直接影響印刷鋼版底部在印刷時的清洗周期。在使用完畢后印鋼版板必須要徹底的清洗干凈以去除所有的殘留物，以確保未來印刷不會出現(xiàn)問題。*目前的技術 目前新的材料如導電膠及先進的元件構裝技術如超微細腳距元件都需要高精度的缺點程控制來達到高精度及重復性的印刷品質。然而印刷的基本原理依舊，只是在一些使用上有些步驟被加以改進及精密度要求更嚴格。至于其他的因素，如生產環(huán)境本身也是自動化程序的一主要限制，還有就是制程控制上的需求等所以對于印刷的參數(shù)必須重新給予定義： “印刷鋼版設計”印刷鋼版到外框要留35寸的邊，也就是從印刷鋼版的邊緣量到外框的內緣。至于印刷鋼版邊緣到有蝕刻處要有24英寸的留白以方便刮刀移動。但是對于將材料印刷到PC板上則和印刷鋼板的厚度、材質及開孔尺寸相關。 ，且容許的誤差要保持在177。厚度的選擇和開孔尺寸相關連，如此而已才能確保有足量的膏狀物被施放。就一般原則，其計算公式如下： 開孔孔壁面積面積比= 開孔面積 2 X T X（L+W） = L X WT=印刷底板厚度L=開孔長度W=開孔寬度重新安排可得T X (L X W)T= L+W舉例說明：有一50mil接腳間距的元件其每雙接腳的焊墊寬為24mil長為50mil，則T就是（L=50mil, W=24mil ）T=(50X24)/(50+24)=因此對這一，（請參考表三中印刷底板厚度）。對于混合使用不同元件接腳間距的基板而言，建議使用階梯狀，有著不同厚度，在不同部位的印刷鋼版式。適當?shù)氖褂弥瞥碳夹g及不同的印刷鋼版材料是提升印刷品質的最佳方式。表三、建議印刷底板厚度（英寸）元件接腳間距一般印刷底板開孔寬最大印刷底板厚度 開孔壁的垂直性，平滑性及尺寸的精確性全都會影響到印刷材料傳達到基板上。建議使用的材料是鋼版。因其有高的耐久行及對抗化學的侵蝕力，但對鉬這種材料而言則有著更好的平滑性及更直的孔壁。制造過程也會影響開孔壁及尺寸上的特性。微細接角間距以雷射來切割至于其他地區(qū)則以傳統(tǒng)蝕刻方式來加工，不失為一節(jié)省費用的加工方式。另一種將鋼版再電鍍上鎳的方式也可以使印刷底板的制作更完美。 “開孔面積”也決定了被印到基材上材料的量。體積等于面積乘上高度，也就是開孔面積乘上印刷底板厚度，即開孔高度。對不同的焊墊尺寸、體積可以用以上兩個參數(shù)來加以調整。對某些微細腳距元件的應用上，由于使用單一厚度的鋼版，所以體積的調整只能以將開孔的尺寸減小，（固定或選擇性）將長及寬尺寸減少10到50個百分比，對微細接腳間距元件而言交差（錯）式的開孔方式是另一種用以避免短路等缺陷的方式。 “基板處理”從非常薄、小、雙面的PCMCIA基板到特別厚、大的基板，如何在印刷過程處理好基板是現(xiàn)代制程所面臨的新的課題。基板下方的支撐及基板下壓對于防止基板的彎曲及扭曲變形，且不會損壞到上面元件是非常重要的。新式的機器可以經由網路直接輸入CAD數(shù)據(jù)且有全自動的支撐柱或移到需要的地方，完全不需要在制程時再去煩惱。 “可變換的印刷角度”，一個容易QFP及其他接腳間距小的元件的錫膏量不穩(wěn)定是因為在印刷時刮刀移動方向和焊墊方向則和制程機器的擺設相關。解決方式英明必須使用目前最新且進步的印刷機器，這類型的機器容許交PC板旋轉到和刮刀行程同一方向以求得最佳的印刷角度。其結果是可以得以一印刷品質一致的PC板。當PC板上有許多QFP及其他高接腳數(shù)的元件時，現(xiàn)在可以45度來印刷，并得到錫膏分布均勻一致的印刷結果，而不需要再去考慮所有焊墊的X、Y方向。*高速大量生產 高速大量生產需要有快速的制程，一完整自動化的連線輸送帶及印刷上高度的可重復性。因此印刷機的發(fā)展也正針對一方向，印刷頭的參數(shù)以程式控制，在印刷時能自動對位及校正，印刷鋼版自動清洗，換線高速時間最小化及自動制程監(jiān)控。*結論 在面對先進的SMT技術時對印刷制程的要求正與日俱增。愈來愈細小的元件接腳間距，逐漸增加的元件密度及先進的接腳設計都使得制程控制上難度不斷提升，為了跟上時代的腳步，在市場的要求下，量產更快更好的產品壓力也愈來愈大?；旌鲜褂孟冗M的材料及印刷技術再加上對制程的控制永遠是追時代的不二法門。第五步驟：粘著劑/環(huán)氧樹脂和點膠*何為聚合物（Polymer）聚合物是長鏈狀的巨型分子，最初是自然生成的，目前則是以現(xiàn)代化技術合成數(shù)千種成份組合而成。這些化合物可從柔軟、易彎曲的薄膜到比鋼還要強固的結構（如自然界中的蜘蛛網）。在這個以電子學為主的資訊時代里，更是少不了這些聚合物。聚合物主要可區(qū)分為熱塑料：是一種預先聚合的物質且可再熔融（remeltable），熱固性：一種以液體反應成固體的聚合物但不能再熔融。盡管熱固性比較多見，但這兩種材料都被廣泛的應用在電子業(yè)里而且兩者都可以許多種方式來加以分布（dispense）如（表一）。表一、分布方式一覽材料針管液體噴射印刷底板網板針狀陣列噴灑熱壓粘合晶片粘著等方性膠表面粘著元件粘貼異方性膠異方性膠膜片底膠填充underfill球形表面glob top均質性膠液體噴泉射擊在未來或可能運用到其它材料*可以分布的聚合物材料 晶片粘著劑有膏狀及薄膜狀，是用來將半導體的裸晶（bare die）粘著到導線架（lead frame）及基材（substrate）上。雖然目前大部分的產品是環(huán)氧基樹脂的膏狀物，但由于更快及更簡單的制程方式使得熱塑性的軟膏及薄膜正不斷的增大其市場占有率。等方性（Istropic）導電膠，一般而言是一含銀的環(huán)氧樹脂，通常都是點膠的方式應用在表面粘著制上，用以取代傳統(tǒng)的錫膏，在這種膠材中除了熱固性材料外，也有一小部分材料是熱塑性的。異方性（Anisotropic）導電膠有薄膜狀及膏狀，用來在兩接合面上形成單一方向的電路導通。一般常以Z方向上的電路導通應用在液晶薄膜顯示幕上。通常不必使用特殊的分布工具但是卻需要使用專用機械設備來處理。表面粘著元件粘著劑，也就是一般通稱的固定膠，其目的就是在PC板通過波焊時將元件固定在板上。封膠（Cencapsulants），是不導電的膏狀物，用來保護裸晶及增加組裝品質，這些聚合物通常用在保護COB(chip on board)，覆晶(filp chip)，目前更應用到BGA及微小型（micro）BGA上以取代傳統(tǒng)上所使用的加壓注模（Compression molding）。用來充填礦物的聚合物，其功能用在防止熱機械上（the rmome chanical）的疲勞破壞，即使是面臨熱膨脹系數(shù)有很大差別的情形下。應用在打線的晶片或是TAB元件上通常稱為球狀上蓋（glob top）。*如何在電子業(yè)中分布聚合物針管型分布方式，基本設備包含一容器可用來承裝膏狀物，將壓力施加在材料上再通過針狀的出口來分布。這種方式已成功且廣泛的被電子業(yè)所使用在晶片粘著，對膠及導電膠的分布。盡管理論上所有的液體都可以這種方式分布，但就流動學（rheology）而言，要獲得最佳結果是非常不容易的。也就是說，雖然粘度再高的膠材都可以用此法加以分布，但舉例而言，如銀膠通常針頭出口處呈現(xiàn)“線狀”或是拖出一小段尾巴了來。除非你所用的銀膠是專用針對管型涂布機所設計的特殊配方才有可能沒有這樣的困擾。就針管型含沙射影布機的制造商而言，它們對機器增加了許多新的功能如真空回吸、出口預熱、旋轉式針頭及以程式控制針頭回溯等都能對許多不同的材料提供良好的結果。盡管手握式針管，包含塑膠針筒、活塞及針頭，就足夠對材料進行評估，但對一專業(yè)的制造商及品質控制而言，就需要自動化的涂布設備。有許多制造部都能提供單頭或多頭式可程式控制的機臺，供許我不同的客戶選用。機臺的范圍可從低價位，以PC控制的桌上型直到全尺位，以機械手臂置放基板再輔以視覺定位，并能量測涂膠的膠量以自動控制擠出量。精準的位移技術提供了精確且一致的涂膠量控制，氣壓式涂膠雖然簡單，但對于膠材粘度改變卻極為敏感，由于粘度本身受到溫度及時間、特別是熱固性膠材，在室外溫也有逐漸形成聚合物的化學反應現(xiàn)象。氣壓式設備也可以得到不錯的結果，只是在涂布過程中需要操作員密切的注意?，F(xiàn)今有許多元件置放機都配有涂膠的設備在其中。液體噴射（fluid jetting）方式和針管方式看似相似，但實際動作處理卻不相同。一外力，基本上是以千分之一脈沖為單位。施于液體上。造成單一顆液體