【文章內(nèi)容簡介】 、 NiAl凸點、 CuPbSn凸點的 FCB。 倒裝焊接機是由光學攝像對位系統(tǒng)、檢拾熱壓超聲焊頭、精確定位承片臺及顯示屏等組成的精密設備。 將欲 FCB的基板放置在承片臺上，用檢拾焊頭檢拾帶有凸點的芯片，面朝下對著基板，一路光學攝像頭對著凸點芯片面，一路光學攝像頭對著基板上的焊區(qū)，分別進行調(diào)準對位，并顯示在屏上。待調(diào)準對位達到要求的精度后，即可落下壓焊頭進行壓焊。壓焊頭可加熱，并帶有超聲，同時承片臺也對基板加熱，在加熱、加壓、超聲到設定的時間后就完成所有凸點與基板焊區(qū)的焊接。 FCB與基板的平行度非常重要，如果它們不平行，焊接后的凸點形變將有大有小，致使拉力強度也有高有低，有的焊點可能達不到使用要求。 第二章 封裝工藝流程 再流 FCB法 這種焊接方法專對各類 PbSn焊料凸點進行再流焊接，俗稱再流焊接法。這種 FCB技術(shù)最早起源于于美國 IBM公司，又稱 C4技術(shù)，即可控塌陷芯片連接。 C4技術(shù)倒裝焊的特點是： 1） C4除具有一般凸點芯片 FCB的優(yōu)點外，它的凸點還可整個芯片面陣分布，再流時能夠彌補基板的凹凸不平或扭曲等，所以，不但可與光滑平整的陶瓷 /硅基板金屬焊區(qū)互連，還能與 PWB上的金屬焊區(qū)互連。 2） C4的芯片凸點使用高熔點的焊料（如 90%Pb10%Sn） ,而 PWB上的焊區(qū)使用低熔點的常規(guī) 37%Pb63%Sn焊料，倒裝焊再流時， C4凸點不變形，只有低熔點的焊料熔化，這就可以彌補 PWB基板的缺陷（如凹凸扭曲等）產(chǎn)生焊接不均勻問題。 3）倒裝焊時 PbSn焊料熔化再流時較高的表面張力會產(chǎn)生“自對準效果，這就使 C4芯片倒裝焊時對準精度要求大為寬松。 第二章 封裝工藝流程 環(huán)氧樹脂光固化倒裝焊法 這是一種微凸點 FCB法。日本曾用這種方法對 6mm 6mm芯片成功進行倒裝焊， Au凸點僅為 5μm 5μm ，節(jié)距只有 10μm，載有 2320個微凸點。與一般倒裝焊截然不同的是，這里利用光敏樹脂光固化時產(chǎn)生的收縮力將凸點與基板上謹慎焊區(qū)牢固地互連在一起，不是“焊接”，而是“機械接觸”。 第二章 封裝工藝流程 各向異性導電膠 在大量的液晶顯示器 (LCD)與 IC芯片連接的應用中，典型的是使用 各向異性導電膠薄膜 （ ACAF）將 TAB的外引線焊接（ OLB）到玻璃顯示板的焊區(qū)上，但最小外引腳焊接（ OLB outer lead bonding）的節(jié)距為 70μm 。而使用各向異性導電膠 (ACA)可以直接倒裝焊再玻璃基板上，稱為玻璃上芯片 (COG)技術(shù)。 第二章 封裝工藝流程 各向異性導電膠 ACA有 熱固型 、 熱塑型 和 紫外光 (UV)固化型 幾種，而以UV型最佳，熱固型次之。 UV型的固化速度快，無溫度梯度，故芯片和基板均不需加熱，因此不需考慮由 UV照射固化產(chǎn)生的微弱熱量引起的熱不匹配問題。 UV的光強可在 1500mW/cm2以上，光強越強，固化時間越短。一般照射數(shù)秒后，讓 ACA達到“交聯(lián)”，這時可去除壓力，繼續(xù)光照，方可達到完全固化。光照時需加壓，100μm 100μm 的凸點面積，需加壓 。 第二章 封裝工藝流程 為了制作更小、精度更高的 LCD，就要不斷縮小 IC芯片的凸點尺寸、凸點節(jié)距或倒裝焊節(jié)距。例如小于 50μm 凸點尺寸或節(jié)距，這樣使用 ACA常規(guī)倒裝焊方法，將使橫向短路的可能性隨之增加。為了消除這種不良影響，使用 ACA倒裝焊方法要加以改進，其中 設置尖峰狀的絕緣介質(zhì)壩 就是一種有效的方法。 第二章 封裝工藝流程 倒裝焊接后的芯片下填充 倒裝焊后，在芯片與基板間填充 環(huán)氧樹脂 ，不但可以保護芯片免受環(huán)境如濕汽、離子等污染，利于芯片在惡劣環(huán)境下正常工作，而且可以使芯片耐受機械振動和沖擊。特別是填充樹脂后可以減少芯片與基板（尤其 PWB）間膨脹失配的影響，即可減小芯片凸點連接處的應力和應變。 第二章 封裝工藝流程 倒裝焊芯片下填充環(huán)氧樹脂填料要求 應小于倒裝焊芯片與基板間的間隙，以達到芯片下各處完全填充覆蓋。 ①填料應無揮發(fā)性，因為揮發(fā)能使芯片下產(chǎn)生間隙，從而導致機械失效。 ②應盡可能減小乃至消除失配應力，填料與倒裝芯片凸點連接處的 z方向CTE(Coefficient of Thermal Expansion 熱膨脹系數(shù) )應大致匹配。 ③為避免 PWB產(chǎn)生形變，填料的固化溫度要低一些。 ④要達到耐熱循環(huán)沖擊的可靠性，填料應有高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。 ⑤對于存儲器等敏感器件，填充 α 放射性低的填料至關(guān)重要。 ⑥填料的粒子尺寸 ⑦在填充溫度操作條件下的填料粘滯性要低，流動性要好，即填料的粘滯性應隨著溫度的提高而降低。 ⑧為使倒裝焊互連具有較小的應力，填料應具有較高的彈性模量和彎曲強度。 ⑨在高溫高濕環(huán)境條件下，填料的絕緣電阻要高，即要求雜質(zhì)離子（ Cl、 Na＋ 、 K＋等）數(shù)量要低。 ⑩填料抗各種化學腐蝕的能力要強。 第二章 封裝工藝流程 填料的填充方法 實際填充時，將倒芯片和基板加熱到 7075℃ ，利用加有填料、形狀如同 “ L” 的注射器，沿著芯片的邊緣雙向注射填料。 由于毛細管虹吸作用，填料被吸入，并向芯片 基板的中心流動。一個 ， 10分鐘可完全充滿縫隙，用料大約 。 填充后要對環(huán)氧樹脂進行固化。可在烘箱中分段升溫，待達到固化溫度后，保溫 34小時，即可達到完全固化。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 芯片互連完成之后就到了塑料封裝的步驟，即將芯片與引線框架包裝起來。這種成型技術(shù)有 金屬封裝 、 塑料封裝 、陶瓷封裝 等，但從成本的角度和其它方面綜合考慮，塑料封裝是最為常用的封裝方式，它占據(jù) 90%左右的市場。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 塑料封裝的種類和材料 塑料封裝的成型技術(shù)有多種，包括 轉(zhuǎn)移成型技術(shù) （Transfer Molding）、 噴射成型技術(shù) （ Inject Molding）、 預成型技術(shù) （ Premolding）等，但最主要的是轉(zhuǎn)移成型技術(shù)。轉(zhuǎn)移成型使用的材料一般為熱固性聚合物（ Thermosetting Polymer）。 熱固性聚合物 是指低溫時聚合物是塑性的或流動的，但將其加熱到一定溫度時，即發(fā)生所謂的交聯(lián)反應（ Crossinking），形成剛性固體。若繼續(xù)加熱，則聚合物只能變軟而不可能熔化、流動。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 轉(zhuǎn)移成型工藝流程 將已貼裝芯片并完成引線鍵合的框架帶置于模具中 。 將塑封的預成型塊在預熱爐中加熱（預熱溫度在 9095℃ 之間） 。 放入轉(zhuǎn)移成型機的轉(zhuǎn)移罐中 在轉(zhuǎn)移成型壓力下，塑封料被擠壓到澆道中，經(jīng)過澆口注入模腔（整個過程中，模具溫度保持在 170175℃ ） 塑封料在模具中固化，經(jīng)過一段時間的保壓，使模塊達到一定的硬度，然后用頂桿頂出模塊，就完成成型過程。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 轉(zhuǎn)移成型設備 在自動化生產(chǎn)設備中，產(chǎn)品的預熱、模具的加熱和轉(zhuǎn)移成型操作都在同一臺設備中完成，并由計算機實施控制。也就是說預熱、框架帶的放置、模具放置等工序都可以達到完全自動化。 第二章 封裝工藝流程 轉(zhuǎn)移成型技術(shù)設備 預加熱器 壓機 模具和固化爐 去飛邊毛刺 塑料封裝中塑封料樹脂溢出、貼帶毛邊、引線毛刺等統(tǒng)稱為飛邊毛刺現(xiàn)象。 去飛邊毛刺主要工序 第二章 封裝工藝流程 介質(zhì)去飛邊毛刺 溶劑去飛邊毛刺 用介質(zhì)去飛邊毛刺時，是將研磨料（如顆粒狀的塑料球）與高壓空氣一起沖洗模塊。在去飛邊毛刺過程中，介質(zhì)會將框架引腳的表面輕微擦磨，這將有助于焊料和金屬框架的粘連。 水去飛邊毛刺 用水去飛邊毛刺工藝是利用高壓的水流來沖擊模塊，有時也會將研磨料與高壓水流一起使用。用溶劑來去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。溶劑包括 N甲基吡咯烷酮 (NMP)或雙甲基呋喃（ DMF）。 上焊錫 封裝后要對框架外引線進行上焊錫處理，目的是在框架引腳上做保護層和增加其可焊性。上焊錫可用二種方法，電鍍和浸錫。 電鍍工序： 清洗 在電鍍槽中進行電鍍 沖洗 吹干 烘干（在烘箱中） 浸錫工序： 去飛邊 去油 去氧化物 浸助焊劑 熱浸錫（熔融焊錫，Sn/Pb=63/67） 清洗 烘干 二種方法比較： 浸錫容易引起鍍層不均勻，中間厚，邊上?。ū砻鎻埩ψ饔茫ｋ婂冎虚g薄角周圍厚（電荷集聚效應）。電鍍液還會造成離子污染。 第二章 封裝工藝流程 切筋成型 切筋工藝是指切除框架外引腳之間的堤壩以及在框架帶上連在一起的地方；成型工藝則是將引腳彎成一定形狀，以適合裝配的需要。 切筋成型通常是兩道工序，但同時完成（在機器上）。有的公司是分開做的，如 Intel公司。先切筋，然后完成上焊錫，再進行成型工序，其好處是可以減少沒有上焊錫的截面面積，如切口部分的面積。 第二章 封裝工藝流程 打碼 打碼就是在封裝模塊的頂面印上去不掉的、字跡清楚的標識，包括制造商的信息、國家、器件代碼等。最常用印碼方式是油墨印碼和激光印碼兩種。 第二章 封裝工藝流程 油墨打碼 工藝過程有些像敲橡皮圖章，因為是用橡膠來刻制打碼標識。油墨是高分子化合物，是基于環(huán)氧或酚醛的聚合物，需要進行熱固化，或使用紫外光固化。油墨打碼對表面要求較高，表面有污染油墨則打不上去。另外油墨也容易擦去。為了節(jié)省生產(chǎn)實間，在模塊成型之后先打碼，然后將模塊進行固化，也就是塑封料和油墨一起固化。粗糙的表面油墨的粘附性好。 激光印碼 利用激光就是在模塊表面寫標識?，F(xiàn)有激光打碼機。激光打碼最大的優(yōu)點是印碼不易擦去，工藝簡單。缺點是字跡較淡。 元器件的裝配 元器件裝配在基板上的方法有 兩種 : 波峰焊 (Wave Soldering)，波峰焊主要在插孔式PTH(plated throughhole 鍍金屬通孔 )封裝型元器件裝配，表面貼裝式 SMT及混合型元器件裝配則大多使用回流焊。 回流焊 也叫再流焊（其核心環(huán)節(jié)是利用外部熱源加熱，使焊料熔化而再次流動浸潤以完成電路板的焊接），是伴隨著微型化電子產(chǎn)品的出現(xiàn)而發(fā)展起來的焊接技術(shù)，它最適合表面貼裝元器件，也可以用于插孔式元器件與表面貼裝器件混合電路的裝配。 第二章 封裝工藝流程 回流焊工藝流程： 絲網(wǎng)印刷焊膏 貼片 回流焊 其核心是絲網(wǎng)印刷的準確性。貼片元器件是通過焊膏固定的?；亓骱甘窃诨亓骱冈O備中進行的。將貼好元器件的電路板進入再流焊設備，傳送系統(tǒng)帶動電路板通過設備里各個設定的溫度區(qū)域，焊膏經(jīng)過了干燥、預熱、熔化、冷卻，將元器件焊接到電路板上。 第二章 封裝工藝流程 回流焊的焊接原理 : 當 PCB進入升溫區(qū)（干燥區(qū)）時，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時，焊膏中的助焊劑潤濕焊盤、元器件端頭和引腳，焊膏軟化、塌落 無鉛波峰焊 、覆蓋了焊盤、回流焊元器件端頭和引腳與氧氣隔離 → 計算機 B進入保溫區(qū)時， PCB和元器件得到充分的預熱，以防 PCB突然進入焊接高溫區(qū)而損壞 PCB和元器件 → 當電腦 B進入焊接區(qū)時，溫度迅速上升使焊膏達到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫對 PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤濕、擴散、漫流或回流混合形成焊錫接點 → PCB進入冷卻區(qū)，使焊點凝固。此時完成了再流焊。 按加熱方式的不同，分為氣相回流焊（焊劑 (錫膏 )在一定的高溫氣流下進行物理反應達到 SMD的焊接；因為是氣體在焊機內(nèi)循環(huán)流動產(chǎn)生高溫達到焊接目的，所以叫 “回流焊）、紅外回流焊、遠紅外回流焊、紅外加熱風回流焊和全熱風回流焊。另外根據(jù)焊接特殊需要還有充氮回流焊。目前常見設備有臺式回流爐和立式回流爐。 厚膜與薄膜的概念 相對于三維塊體材料，從一般意義上講，所謂膜，由于其厚度尺寸小，可以看著是物質(zhì)的二維形態(tài)。在膜中又有薄膜和厚膜之分。 按膜厚的經(jīng)典分類認為，小于 1μm 的為薄膜，大于 1μm的為厚膜。 另一種認為，厚膜與薄膜的概念并不單指膜的厚度，而主要是還是指制造工藝技術(shù)的不同。厚膜是通過絲網(wǎng)印刷（或噴涂）和燒結(jié)（聚合）的方法，而薄膜是通過真空蒸發(fā)、濺散、氣相化學淀積、電鍍等方法而形成。 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜技術(shù) 厚膜技術(shù)是用絲網(wǎng)印刷或噴涂等方法，將導體漿料、電阻漿料和介質(zhì)漿料等涂覆在陶瓷