【正文】 重復(fù)性是指在同一位置放置元件的一致性，然而一致性很好不一定表示放在所需的位 置上；偏差是放置位置測得的平均偏移值，一個(gè)高精度的系統(tǒng)只有很小或者根本沒有放置偏差，但這并不意味放置的重復(fù)性很好。制定的加熱曲線(同上面方法一樣 )應(yīng)仔細(xì)考慮避免板子扭曲并獲得理想的回流焊效果，現(xiàn)在自動(dòng)溫度曲線制定軟件可以作為一種首選的技術(shù)。設(shè)備制造商們建議多對焊盤進(jìn)行檢查，并根據(jù)需要重復(fù)這一過程。焊膏一般用于 BGA，涂敷的方法可以采用模板或可編程分配器。清除系統(tǒng)的自動(dòng)工作臺(tái) 一排一排依次掃過線路板，將所有焊盤陣列中的殘留焊料除掉。完成這一步后 ，取走的元件被自動(dòng)放入元件容器中。 ◆ 工位準(zhǔn)備 在加熱曲線設(shè)定好后，就可準(zhǔn)備取走元件，返修系統(tǒng)應(yīng)保證這部分工藝盡可能簡單并具有重復(fù)性。 ◆ 加熱曲線 加熱曲線應(yīng)精心設(shè)置，好的加熱曲線能提供足夠但不過量的預(yù)熱時(shí)間，用以激活助焊劑，時(shí)間太短或溫度太低都不能做到這一點(diǎn)。傳導(dǎo)加熱時(shí)熱源與板子相接觸 (例如用電熱板 )，這對背面有元件的線路板不適用；輻射法使用紅外 (IR)能，它要實(shí)用一些，但由于板上各種材料和元件對紅外線吸收不均勻，故而也影響質(zhì)量；對流加熱被證明是返修和裝配中最有效和最實(shí)用的技術(shù)。 ◆ 線路板和元件加熱 先進(jìn)的返修系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制加熱過程，使之與焊膏制造廠商給出的規(guī)格參數(shù)盡量接近，并且應(yīng)采用頂部和底部組合加熱方式 (圖 2)。倒裝芯片焊盤尺寸可小至 ～ ，增加了對位難度，而且其焊球很小，只允許板子有很小扭曲，因此返修工藝必須有足夠精確的放置性能，并保護(hù)板子在加熱時(shí)不會(huì)產(chǎn)生扭曲。（圖 1) 事實(shí)上 CSP 可以是任何封裝形式，但它的面積不能大于 IC裸片的 (否則就不能稱為芯片級封裝 )。 CSP，全稱為 Chip Scale Package，即芯片級封裝的意思。 PWB裝配廠商必須對廢品率有一定的預(yù)計(jì)，產(chǎn)量的損失可以用返修來彌補(bǔ)，通過返修挽回產(chǎn)品的價(jià)值而不至于使其成為一堆廢品。 談 CSP封裝器件的返修工藝流程 The Repair Flow Chart of CSP Components 摘要球柵列陣封裝技術(shù)，簡稱 BGA封裝，早在 80年代已用于尖端軍備、 導(dǎo)彈和航天科技中，它對于電子設(shè)備的微型化和多功能化起到?jīng)Q 定性作用。 PCMCIA卡有其它的 元件可能會(huì)要求更多的焊錫， 。 知識轉(zhuǎn)化 在試驗(yàn)載體上的 181。注意對附著座各邊的積極的熔濕表示錫球達(dá)到一個(gè)可接受的溫度，來熔濕焊盤和形成機(jī)械的與電氣的連接。通過從板的背面鉆穿，將熱電偶附著于所希望的位置，用 高溫焊錫合金焊接于 CSP 錫還需上。雖然 CSP 是最脆弱的元件，但最大溫度為225℃ 是工藝所希望的。由于 CSP 元件相當(dāng)于生產(chǎn)裝配上那些周圍 SMT 元件質(zhì)量較小，板面的空氣流速度必須控制到在焊接之前元件的干擾最小。錫膏在貼裝之前絲印在載體上，在傳送到回流之前，通過發(fā)射 G光檢查證實(shí)元件的定位。正如制造商 所標(biāo) 出的。在貼裝之后，玻璃平板被翻轉(zhuǎn)，在高倍放大鏡下觀察 CSP 的錫球?qū)δ繕?biāo)的對齊。用測試載體把元件貼裝擰到所希望的精度水平，該玻璃平板被用來確定機(jī)器貼裝的精度和可重復(fù)性水平。免洗助焊劑載體是不會(huì)如此容易受影響的，因?yàn)樗鼈儾灰揽坑袡C(jī)酸作助焊劑活性劑。相應(yīng)的縱橫比為 ，面積比為 ， 這些值都分別比所希望的 。作為參考，每個(gè)條件的目標(biāo)焊錫高度為模板厚度加上 。使用桌上型激光掃描顯微鏡對每一種因 素組合的五塊板和每塊板上總共 20 個(gè)錫膏高度進(jìn)行測量。用來優(yōu)化模板印刷機(jī)的設(shè)定，如刮刀速度和壓力、斷開、和斷開延時(shí)。這是因?yàn)?OSP 是有機(jī) 化學(xué)物，不能用現(xiàn)在主流的 PCB檢查工具如 X R F 來測量。測試載體樣品是來自兩個(gè)具有可比較的 PCB制造能力的供應(yīng)商；接到板后測量尺寸的完整性。BGA***來開發(fā) CSP 裝配工藝。在這種情況下，到的知識直接轉(zhuǎn)換成帶有 CSP 的第二類 PCMCIA卡的模型、預(yù)生產(chǎn)和正式生產(chǎn)。 一個(gè)有少量電鍍通孔的雙層測試載體是更有成本效益的。 選擇兩個(gè)印刷電路板供應(yīng)商來制造測試載體。載體的基本結(jié)構(gòu)代表使用 CSP 的預(yù)期產(chǎn)品等級。目的是認(rèn)識到變化的挑戰(zhàn)和根源。因?yàn)?CSP 元件小型，重量輕，要求對熱風(fēng)流量和真空吸管高度的調(diào)節(jié)以避免元件對不準(zhǔn)或元件損壞。這個(gè)溫度循環(huán)范圍可能太進(jìn)取一點(diǎn)。C~100176。包裝 4有早期 ATC失效 (100~200 個(gè)周期， 40176。C到 100176。最終返工焊接點(diǎn)與非返工焊接點(diǎn)是可以比較的。 另外，使用的板的上助焊劑技術(shù)招徠問題；它是很主觀的，一個(gè)技術(shù)員與另一個(gè)技術(shù)員差別很大。板會(huì)在高度讀數(shù)的壓力下向下弓，隨后在加熱過程中向上翹曲。 面對的另一個(gè)問題是板的翹曲。當(dāng) 回流周期開始時(shí)，真空管回輕輕縮回，允許元件熔濕焊盤而不損壞焊接點(diǎn)。在不同情況下，元件錫球在板上焊盤內(nèi)熔濕不均勻。留下的焊錫覆蓋層在任何焊盤上典型地小于 高。板也看到去向上翹曲，使情況惡化。跟著預(yù)熱保溫后，吸取管向上移動(dòng)另外 或 ，以防止焊錫回流期間元件倒塌。助焊劑起著將元件保持在位和回流前清潔焊盤表面的作用。典型的可避免的觀察是焊錫污斑和阻焊的損壞。C，對 FR4 預(yù)熱到 330176。板放在偏置底板上，預(yù)熱到大約 130176。當(dāng)元件達(dá)到回流溫度，真空吸嘴降低到預(yù)定高度，打開真空，移去元件而不破壞共晶焊錫接點(diǎn)。板被覆蓋并加熱到 135176。C，以均勻地加熱機(jī)板，將返工位置的溫度斜率減到最小。由于一個(gè)修正的回流工藝，開發(fā)出元件取下和元件回流貼附的分開的工藝步驟。曲線參數(shù)必須符合錫膏制造商推薦的回流溫度和保溫時(shí)間。用熱風(fēng)噴嘴加熱元件到焊錫回流溫度，然后拿走。第二個(gè)設(shè)計(jì)使用了表層電路 (SLC, Surface Laminar Circuit)技術(shù) *，和為線出口使用捕捉照相通路孔設(shè)計(jì)，而不是 dogbone設(shè)計(jì)。所以 CSP 都附著有錫 /鉛 (Sn/Pb)共晶焊錫球，其范圍是從 到 。這些元件代表了各種輸入 /輸出 (I/O)數(shù)量、間距和包裝形式。 工藝確認(rèn) 本方案的目的是檢驗(yàn)工業(yè)中流行的 microBGA和 CSP的標(biāo)準(zhǔn) SMT 裝配和 返工工藝。包裝尺寸和錫球間 距的減少，伴隨 PCB 上元件密度的增加，帶來了新的裝配與返工的挑戰(zhàn)。要開發(fā)我國的 CSP 封裝技術(shù)，也需要各級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持，更需要國家在經(jīng)濟(jì)方面的大力支持。在一種或幾種工藝開發(fā)完成后，再開發(fā)另外一些封裝工藝。而且，在技術(shù)開發(fā)時(shí)，還是冒失敗的風(fēng)險(xiǎn)。 6． 3 需要國家投入足夠的資金 CSP 技術(shù)，是一項(xiàng)有一定難度的高新技術(shù)。建立 CSP 技術(shù)堆進(jìn)協(xié)會(huì) (或其它的組織形式 )應(yīng)是一種可行的辦法。 但是，開發(fā) CSP 技術(shù)，困難很多，它涉及的范圍寬、技術(shù)難度大。但是，這個(gè)市場目前完全被國外公司和外資公司占據(jù)。近幾年 CSP產(chǎn)品的統(tǒng)計(jì)和近兩年 CSP 產(chǎn)品預(yù)測情況如表 3： 從表中可以看出， CSP 產(chǎn)品的增長速度是很快的，并且，它是以取代其它集成電路封裝形式占領(lǐng)市場的。經(jīng)過短短幾年，它就成為了集成電路重要的封裝技術(shù)之一。在選擇材料時(shí)還要考慮到熱膨脹性能。為了降低價(jià)格，需要開發(fā)一些新工藝、新技術(shù)、新材料，以降低制造成本，從而降低 CSP 的價(jià)格。 5． 3． 2 包封材料 由于 CSP 產(chǎn)品的尺寸小，在產(chǎn)品中，包封材料在各處的厚度都小。 5． 3． 1 CSP 產(chǎn)品的封裝基片 在 CSP 產(chǎn)品的封裝中，需要使用高密度 多層布線的柔性基片、層壓樹脂基片、陶瓷基片。 (c)包封技術(shù)。 (b)包封技術(shù)。 (b)包封技術(shù) 在引線鍵合 CSP 的包封中，不僅要解決倒裝片 CSP 包封中的有關(guān)技術(shù)問題，還要解決包封的沖絲問題。 5． 2． 2 開發(fā)引線鍵合 CSP 產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù) 目前，有不少的 CSP 產(chǎn)品 (40％左右 )是使 用引線鍵合技術(shù)來實(shí)現(xiàn)芯片焊盤和封裝外殼引出焊盤間的連接的。因此，在 CSP 產(chǎn)品的包封中，不僅要提高包封技術(shù)，還要使用性能更好的包封材料。 (d)包封技術(shù)。 (b)凸點(diǎn)形成 (電鍍金凸點(diǎn)或焊料凸點(diǎn) )技術(shù)。 在我國，要開發(fā) CSP 產(chǎn)品，也需要建立一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便幫助我們自己的 CSP 產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。不同的廠家生產(chǎn)不同的 CSP 產(chǎn)品。 (2)采用倒裝片的疊層 CSP 產(chǎn)品的封裝工藝流程 圓片 → 二次布線 → 減薄、制作凸點(diǎn) → 劃片 → 倒裝鍵合 →( 下填充 )包封 → 在基片上安裝焊球→ 測試 → 篩選 → 激光打標(biāo) 在疊層 CSP 中，如果是把倒裝片鍵合和引線鍵合組合起來使用。因此，對操作就有一些特別的要求，以免造成框架變形。采用的連接方式不同，封裝工藝也不同。如上層采用倒裝片芯片，下層采用引線鍵合芯片。 3． 4 圓片級 CSP 圓片級 CSP，是先在圓片上進(jìn)行封裝，并以圓片的形式進(jìn)行測試，老化篩選，其后再 將圓片分割成單一的 CSP 電路。 3． 3 引線框架 CSP 引線框架 CSP，使用類似常規(guī)塑封電路的引線框架，只是它的尺寸要小些，厚度也薄，并且它的指狀焊盤伸人到了芯片內(nèi)部區(qū)域。采用 TAB 鍵合的柔性基片 CSP 產(chǎn)品的典型結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1。 ⑥ CSP 電路，跟其它封裝的電路一樣，是可以進(jìn)行測試、老化篩選的，因而可以淘汰掉早期失效的電路，提高了電路的可靠性；另外， CSP也可以是氣密封裝的，因而可保持氣密封裝電路的優(yōu)點(diǎn)。 ④ 熱性能好。在相同尺寸的各類封裝中， CSP 的輸入／輸出端數(shù)可以做得更多。 2CSP 產(chǎn)品的特點(diǎn) CSP 是目前最先進(jìn)的集成電路封裝形式，它具有如下一些特點(diǎn)： ① 體積小。正是由于 CSP 產(chǎn)品的封裝體小、薄，因此它的手持式移動(dòng)電子設(shè)備中迅速獲得了應(yīng)用。這種封裝形式是由日本三菱公司在 1994年提出來的。但是 CSP 技術(shù)、 CSP 產(chǎn)品市場是國外的或國外公司的。正因?yàn)?BGA封裝有如此的優(yōu)越性，我們也應(yīng)該開展 BGA封裝技術(shù)的研究，把我國的封裝技術(shù)水平進(jìn)一步提高，為我國電子工業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。對于國內(nèi) BGA封裝技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，希望國家能夠予以重視和政策性傾斜。 7BGA產(chǎn)品的可靠性 產(chǎn)品的封裝可靠性主要取決于封裝設(shè)計(jì)、封裝材料的選擇和組裝工藝?，F(xiàn)在常用的凸點(diǎn)材料為金凸點(diǎn)， 95Pb5Sn、 90Pbl0Sn焊料球 (回流焊溫度約 350℃ )，有的也采用 63Pb37Sn焊料球(回流焊溫度約 220℃焊料凸點(diǎn)技術(shù)的關(guān)鍵在于當(dāng)節(jié)距縮小時(shí)，必須保持凸點(diǎn)尺寸的穩(wěn)定性。 現(xiàn)已經(jīng)開發(fā)出一種新的陶瓷基板 HITCE 陶瓷基板，它有 3 個(gè)主要特點(diǎn)， 12． 2ppm／℃的CTE，低的介電常數(shù) 5． 4，低阻的銅互連系統(tǒng)。 對倒裝焊而言，使用有機(jī)物基板非常流行，它是以高密度多層布線和微通孔基板技術(shù)為基礎(chǔ)制造的，其特點(diǎn)是有著低的互連電阻和低的介電常數(shù)。 CTE失配產(chǎn)生的剪切應(yīng)力將引起焊接點(diǎn)失效。在整個(gè)加工過程中，工藝處理的是以圓片、芯片和基片方式進(jìn)行的，它不是單點(diǎn)操作，因而處理效率較高。 ●在芯片的電源／地線分布設(shè)計(jì)上給電子設(shè)計(jì)師提供了更多的便利。目前新一代的鍵合機(jī)都能滿足上述要求。而當(dāng)在低溫下進(jìn)行鍵合時(shí)，對鍵合強(qiáng)度和可靠性會(huì)產(chǎn)生不良影響。在高密度互連中，弧線彎曲、蹋 絲、偏移是不允許的。采用引線 鍵合技術(shù)必須滿足以下條件： 5． 1． 1 精密距焊接技術(shù) 在 100~500 的高 I／ O數(shù)的引線鍵合中， IC芯片的焊盤節(jié)距非常小，其中心距通常約為70~90μ m，有的更小。 引線鍵合是單元化操作。但是，倒裝焊方式更適宜大批量生產(chǎn)， 而如果圓片的成品率得到提高，那么就有利于降低每個(gè)器件的成本。采用引線鍵合的 BGA的 I／ O 數(shù)常為 50~540，采用倒裝焊方式的 I／ O數(shù)常 540。因?yàn)樵谶@種引線鍵合 TBGA中，封裝熱沉又是封裝的加固體，也是管殼的芯腔基底，因此在封裝前先要使用壓敏粘結(jié)劑將載帶粘結(jié)在熱沉上。在 CBGA的組裝中，基板與芯片、 PCB 板的 CTE失配是造成 CBGA產(chǎn)品失效的主要因素。上述是引線鍵合型 PBGA的封裝工藝過程。為提高生產(chǎn)效率，一條基片上通常含有多個(gè) PBG基板。金屬薄膜、絕緣層和基板介質(zhì)間還要具有較高的粘附性能。該種 BGA使用的基板是薄的核心層壓板，包封采用模塑結(jié)構(gòu)，封裝體高度為 。 SBGA(Stackedballgridarray)，疊層 BGA，它的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 11所示。它的封裝體尺寸僅略大于芯片 (芯片+0． 5mm)。 2)不同材料的多級組合對可靠性產(chǎn)生 不利的影響。 TBGA的優(yōu)點(diǎn)如下： 1)封裝體的柔性載帶和 PCB板的熱匹配性能較 2)在回流焊過程中可利用焊球的自對準(zhǔn)作用， 印焊球的表面張力來達(dá)到焊球與焊盤的對準(zhǔn)要求。因此柱狀結(jié)構(gòu)更能緩解由熱失配引起的陶瓷載體和 PCB板之間的剪切應(yīng)力。 3)在封裝體邊緣的焊球?qū)?zhǔn)難度增加。 3)與 PBGA器件相比，封裝密度更高。焊球材料為高溫共晶焊料 10Sn90Pb，焊球和封裝體的連接需使用