PoP裝配SMT工藝的的控制
發(fā)布時(shí)間:2008/12/17 0:00:00 訪問次數(shù):1597
。1)元器件翹曲變形對裝配良率的影響至為關(guān)鍵
元器件翹曲變形導(dǎo)致在裝配之后焊點(diǎn)開路,其翹曲變形既有來自元件在封裝過程中的變形,也有因?yàn)榛亓?焊接過程中的高溫引起的熱變形。由于堆疊裝配的元件很薄,底部元件甚至薄到0.3 mm,在封裝過程中極易 產(chǎn)生變形。如圖1所示。
圖1 元件翹曲變形示意圖
元件封裝過程中產(chǎn)生變形最大是在進(jìn)行模塑(封膠)之后,我們發(fā)現(xiàn)隨著元件尺寸的增加,其變形量也會 增大。堆疊的兩個(gè)元件,底部元件變形量會相對大一些。來自不同供應(yīng)商的元器件其變形量也會不一樣。如 圖2和圖3所示。
之所以會產(chǎn)生翹曲變形是因?yàn)樵骷懈鞣N材料的彈性模量和熱膨脹系數(shù)各不一樣,如果所選用材料以上 特性差異越大,再加上物理尺寸的影響(長寬厚),其變形就越明顯。要保證較高的裝配良率,對堆疊元件 的平整度要求很重要,要選擇質(zhì)量好的供應(yīng)商。
。2)底部元件錫膏印刷工藝的控制
底部元件球間距是0.5 mm或0.4 mm的csp,對于錫膏印刷是一個(gè)挑戰(zhàn),需要優(yōu)化cb焊盤的設(shè)計(jì),印刷鋼網(wǎng)的開孔設(shè)計(jì)也需要仔細(xì)考慮。錫膏的選擇也成為關(guān)鍵,往往會
圖2 元器件封裝/組裝過程示意圖 圖3 元器件封裝/組裝過程翹曲變形分析示意圖
有錫膏過量或不足的現(xiàn)象。對于精細(xì)間距的晶圓級csp的錫膏印刷,應(yīng)用合適的pcb及鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)加以良好的印 刷工藝控制,可以獲得批量生產(chǎn)條件下高的裝配良率。0.4 mm csp的印刷可以選用type3,或type4,但 type4有時(shí)可能會出現(xiàn)連錫現(xiàn)象。市場上現(xiàn)在有type3和type4混合的一種錫膏,印刷效果不錯(cuò)。印刷工藝控 制注意以下幾個(gè)方面:
·當(dāng)印刷微間距的pcb時(shí),要放慢印刷速度;
·選擇最接近pcb板的刮刀,兩邊離pcb邊緣有o.5″;
·錫膏在鋼網(wǎng)上要形成良好的“滾動”,而不是“滑動”;
·錫膏滾動柱表面要相對光滑均勻,外形要中心對稱:
·刮刀刮過后孔要被完全填充;
·刮刀刮過后鋼網(wǎng)要很干凈,沒有錫膏留在后面;
·脫模后孔壁要沒有錫膏或非常少的錫膏留在其上;
·脫模的速度極為關(guān)鍵,一般來說需要較低的脫模速度,如0.25~0.5 mm/s,但也有些錫膏要求快速脫模 ,需要仔細(xì)閱讀技術(shù)說明:
·印刷時(shí)對基板平整的支撐一般都要求全板支撐,避免印錫不均勻的現(xiàn)象。
影響印刷品質(zhì)的另一重要因素是印刷鋼網(wǎng)的設(shè)計(jì)和制造:合適的寬深(厚)比或開孔面積比,孔壁是否光 滑整齊。對于0.4 mm csp,印刷鋼網(wǎng)推薦采用如下設(shè)計(jì):
·鋼網(wǎng)厚度5 mil,則方形孔為lo mil×10 mil,圓形孔的直徑為11 mil;
·鋼網(wǎng)厚度若為4 mil,則方形孔為9 mil×9 mil,圓形孔的直徑為10 mil。
。3)貼裝過程中基準(zhǔn)j羔的選擇和壓力的控制
底層元件以整板基準(zhǔn)點(diǎn)來矯正沒有問題,上層元件是以整板基準(zhǔn)點(diǎn)還是以其底層元件背面上的局部基準(zhǔn)點(diǎn) 來矯正就需要斟酌了。如果同樣選擇整板基準(zhǔn)點(diǎn),會很方便,不需要任何變更,產(chǎn)出率也會高,但貼裝精度 成了爭論的焦點(diǎn)。事實(shí)上,貼裝的精度會受到影響。而選擇其底層元件背面上的局部基準(zhǔn)點(diǎn),貼片周期會長 產(chǎn)出率受到影響,對處理基準(zhǔn)點(diǎn)的相機(jī)提出了挑戰(zhàn)(焦距的問題)。但是貼片的精度會得以保證。這時(shí)貼裝 壓力的控制也變得非常重要,過高的壓力會將底層元件的錫膏壓塌;造成短路和錫珠,高壓力貼裝多層元件 也會因壓力不平衡導(dǎo)致器件倒塌。所以貼裝及浸蘸過程中需要較低的貼裝壓力。
多層堆疊貼裝后,在傳送過程中,要求傳輸軌道運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn),機(jī)器設(shè)備之間軌道接口要順暢,避免回流 焊接之前傳送過程中的振動沖擊。
。4)頂部元件助焊劑或錫膏量的控制(如圖4所示)
助焊劑或錫膏的厚度需要根據(jù)元件焊球尺寸來確定,保證適當(dāng)且穩(wěn)定均勻的厚度,使最小的焊球也能在浸 蘸過程中蘸上適量的助焊劑或錫膏。需要考慮優(yōu)先選擇低殘留免清洗助焊劑或錫膏,如果需要底部填充工藝 的話,必須考慮助焊劑/錫膏與阻焊膜及底部填充材料的兼容性問題。
頂部元件浸蘸助焊劑還是錫膏,會有不同的考慮。錫膏裝配的優(yōu)點(diǎn)是:①可以一定程度地補(bǔ)償元件及基板 的翹曲變形;②無須額外工藝,可以與現(xiàn)有工藝很好兼容;③焊接后器件離板高度稍高,有利于可靠性。但 也有其缺點(diǎn):①會放大焊球本來存在的大小的差異;②可供選擇的這類錫膏有限,價(jià)格也貴。
浸蘸用的錫膏不同于普通印刷錫膏,其黏度為⒛pa·s左右,比普通的錫膏低,金屬顆粒直徑在5~25 gm 左右,比普通錫膏金屬顆粒細(xì),助焊劑百分含量約20%。所以其比
。1)元器件翹曲變形對裝配良率的影響至為關(guān)鍵
元器件翹曲變形導(dǎo)致在裝配之后焊點(diǎn)開路,其翹曲變形既有來自元件在封裝過程中的變形,也有因?yàn)榛亓?焊接過程中的高溫引起的熱變形。由于堆疊裝配的元件很薄,底部元件甚至薄到0.3 mm,在封裝過程中極易 產(chǎn)生變形。如圖1所示。
圖1 元件翹曲變形示意圖
元件封裝過程中產(chǎn)生變形最大是在進(jìn)行模塑(封膠)之后,我們發(fā)現(xiàn)隨著元件尺寸的增加,其變形量也會 增大。堆疊的兩個(gè)元件,底部元件變形量會相對大一些。來自不同供應(yīng)商的元器件其變形量也會不一樣。如 圖2和圖3所示。
之所以會產(chǎn)生翹曲變形是因?yàn)樵骷懈鞣N材料的彈性模量和熱膨脹系數(shù)各不一樣,如果所選用材料以上 特性差異越大,再加上物理尺寸的影響(長寬厚),其變形就越明顯。要保證較高的裝配良率,對堆疊元件 的平整度要求很重要,要選擇質(zhì)量好的供應(yīng)商。
。2)底部元件錫膏印刷工藝的控制
底部元件球間距是0.5 mm或0.4 mm的csp,對于錫膏印刷是一個(gè)挑戰(zhàn),需要優(yōu)化cb焊盤的設(shè)計(jì),印刷鋼網(wǎng)的開孔設(shè)計(jì)也需要仔細(xì)考慮。錫膏的選擇也成為關(guān)鍵,往往會
圖2 元器件封裝/組裝過程示意圖 圖3 元器件封裝/組裝過程翹曲變形分析示意圖
有錫膏過量或不足的現(xiàn)象。對于精細(xì)間距的晶圓級csp的錫膏印刷,應(yīng)用合適的pcb及鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)加以良好的印 刷工藝控制,可以獲得批量生產(chǎn)條件下高的裝配良率。0.4 mm csp的印刷可以選用type3,或type4,但 type4有時(shí)可能會出現(xiàn)連錫現(xiàn)象。市場上現(xiàn)在有type3和type4混合的一種錫膏,印刷效果不錯(cuò)。印刷工藝控 制注意以下幾個(gè)方面:
·當(dāng)印刷微間距的pcb時(shí),要放慢印刷速度;
·選擇最接近pcb板的刮刀,兩邊離pcb邊緣有o.5″;
·錫膏在鋼網(wǎng)上要形成良好的“滾動”,而不是“滑動”;
·錫膏滾動柱表面要相對光滑均勻,外形要中心對稱:
·刮刀刮過后孔要被完全填充;
·刮刀刮過后鋼網(wǎng)要很干凈,沒有錫膏留在后面;
·脫模后孔壁要沒有錫膏或非常少的錫膏留在其上;
·脫模的速度極為關(guān)鍵,一般來說需要較低的脫模速度,如0.25~0.5 mm/s,但也有些錫膏要求快速脫模 ,需要仔細(xì)閱讀技術(shù)說明:
·印刷時(shí)對基板平整的支撐一般都要求全板支撐,避免印錫不均勻的現(xiàn)象。
影響印刷品質(zhì)的另一重要因素是印刷鋼網(wǎng)的設(shè)計(jì)和制造:合適的寬深(厚)比或開孔面積比,孔壁是否光 滑整齊。對于0.4 mm csp,印刷鋼網(wǎng)推薦采用如下設(shè)計(jì):
·鋼網(wǎng)厚度5 mil,則方形孔為lo mil×10 mil,圓形孔的直徑為11 mil;
·鋼網(wǎng)厚度若為4 mil,則方形孔為9 mil×9 mil,圓形孔的直徑為10 mil。
。3)貼裝過程中基準(zhǔn)j羔的選擇和壓力的控制
底層元件以整板基準(zhǔn)點(diǎn)來矯正沒有問題,上層元件是以整板基準(zhǔn)點(diǎn)還是以其底層元件背面上的局部基準(zhǔn)點(diǎn) 來矯正就需要斟酌了。如果同樣選擇整板基準(zhǔn)點(diǎn),會很方便,不需要任何變更,產(chǎn)出率也會高,但貼裝精度 成了爭論的焦點(diǎn)。事實(shí)上,貼裝的精度會受到影響。而選擇其底層元件背面上的局部基準(zhǔn)點(diǎn),貼片周期會長 產(chǎn)出率受到影響,對處理基準(zhǔn)點(diǎn)的相機(jī)提出了挑戰(zhàn)(焦距的問題)。但是貼片的精度會得以保證。這時(shí)貼裝 壓力的控制也變得非常重要,過高的壓力會將底層元件的錫膏壓塌;造成短路和錫珠,高壓力貼裝多層元件 也會因壓力不平衡導(dǎo)致器件倒塌。所以貼裝及浸蘸過程中需要較低的貼裝壓力。
多層堆疊貼裝后,在傳送過程中,要求傳輸軌道運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn),機(jī)器設(shè)備之間軌道接口要順暢,避免回流 焊接之前傳送過程中的振動沖擊。
。4)頂部元件助焊劑或錫膏量的控制(如圖4所示)
助焊劑或錫膏的厚度需要根據(jù)元件焊球尺寸來確定,保證適當(dāng)且穩(wěn)定均勻的厚度,使最小的焊球也能在浸 蘸過程中蘸上適量的助焊劑或錫膏。需要考慮優(yōu)先選擇低殘留免清洗助焊劑或錫膏,如果需要底部填充工藝 的話,必須考慮助焊劑/錫膏與阻焊膜及底部填充材料的兼容性問題。
頂部元件浸蘸助焊劑還是錫膏,會有不同的考慮。錫膏裝配的優(yōu)點(diǎn)是:①可以一定程度地補(bǔ)償元件及基板 的翹曲變形;②無須額外工藝,可以與現(xiàn)有工藝很好兼容;③焊接后器件離板高度稍高,有利于可靠性。但 也有其缺點(diǎn):①會放大焊球本來存在的大小的差異;②可供選擇的這類錫膏有限,價(jià)格也貴。
浸蘸用的錫膏不同于普通印刷錫膏,其黏度為⒛pa·s左右,比普通的錫膏低,金屬顆粒直徑在5~25 gm 左右,比普通錫膏金屬顆粒細(xì),助焊劑百分含量約20%。所以其比
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