集成電路制作與封裝基礎

摘  要：

文中通過數量多的工藝嘗試和產品證驗，解決了塑封BGA部件燒焊良率和靠得住性的問題。隨著金屬封裝BGA（CCGA）的應用，對金屬BGA（CCGA）燒焊橋連問題施行敘述分析,  針對印刷網板厚度及張嘴形式的改進，提出一點改善金屬BGA（CCGA）燒焊品質工藝辦法, 在實踐中獲得了令人滿意效果。

0  引言

隨著電子產品向小規?；⒈銛y化、網絡化和高性能方向的進展，對電路組裝技術和I/O引線數提出了更高的要求。因為球柵陣列封裝（Ball  Grid  Array，BGA）部件芯片的管腳散布在封裝的底面，所以可容受的I/O數很少。若將封裝外殼基板原東南西北引出的引腳成為以面陣布局的Pb/Sn凸點引腳，就可容受更多的I/O數，且更容易運用SMT與PCB上的布線引腳燒焊互連，這么要得BGA在電子商品生產領域取得了更加廣泛的應用。隨著產品的要求，高等級的部件認為合適而使用金屬外殼封裝的BGA（CCGA）也越來越多地應用到產品中。CCGA封裝是BGA封裝的擴展，用柱柵代替了球柵，大大緩解了部件基體與電路板熱體脹系數不般配帶來的熱疲乏問題；其封裝方式還表決其具備耐高溫、耐高壓和高靠得住性的特別的性質，適合使用于更大尺寸和更多I/O的事情狀況，在軍事、航空和航大氣中的電荷子產品制作領域占領更加關緊的地位。因為這個，為增長金屬封裝BGA（CCGA）燒焊后焊點的品質和靠得住性，就金屬封裝BGA（CCGA）燒焊工藝施行優化研討，將為將來進展起到很大效用。

1 研討目前的狀況及問題

本次SMT出產線，成功實現從了半自動上板、半自動涂覆焊膏、焊膏檢驗測定、機器貼片、X-ray/爐前AOI檢驗測定、真空氣相燒焊、爐后AOI檢驗測定、在線ICT測試、半自動下板。針對常用的各類元部件開展了多次工藝嘗試，并運用正交辦法對不一樣組合的工藝參變量燒焊了多塊包括阻容件、塑封BGA部件、FP/QFP封裝部件的嘗試板，均沒有顯露出來燒焊品質問題。但在燒焊包括金屬封裝BGA部件的電路板時，燒焊后經過X-ray檢查驗看時發覺金屬封裝BGA部件發生焊點橋連（短路）。部件外觀如圖1所示。

2  影響燒焊品質的關緊因素剖析

針對顯露出來的問題，運用魚刺圖辦法對顯露出來故障的端由施行剖析，列出了所可能有關的因數，如圖2所示。

2.1  網板預設

該次認為合適而使用的是半自動印刷機配搭激光張嘴鋼網施行的錫膏印刷，假如鋼網張嘴過大，還是鋼網厚度過厚均會直接增加錫膏量，而過多的錫膏量在燒焊特殊情況直接影響橋連的發生（到現在為止鋼網的張嘴尺寸與PCB焊盤體積完全一樣，比例為100百分之百，鋼網厚度為0.13  mm）。

2.2  錫膏印刷

1）設施印刷壓力過大，會造成錫膏有沉陷的現象，因此要得焊盤上錫膏之間的間距變小。但假如印刷壓力過小，會使鋼網外表遺留局部錫膏，造成錫膏量過多。

2）設施印刷速度過快，會使下錫不充分，錫膏成型非常不好，錫膏量較少。但假如印刷速度過慢，又會造成下錫過于充分，錫膏量增加。

3）印刷時的電路板底部支撐不夠，會造成印刷時電路板向下屈曲，因此增大鋼網與電路板之間的空隙，錫膏會從空隙里流入電路板，造成錫量增多。

4）因為影像辨別問題造成電路板與鋼網對位非常不好，造成印刷偏移（如圖4），更容易造成燒焊橋連的發生。

經剖析，其它不含金屬BGA部件的印制板組件運用一樣的焊膏印刷參變量均沒有問題，因此因素可擯除。

2.3  貼片

1）到現在為止均運用貼片機施行貼片，但假如貼片壓力過大會造成錫膏沉陷較大，相鄰的錫膏容易發生橋連現象；2）吸嘴尺寸較小吸力不充足，設施移動過快也會造成貼片發生偏移；3）若機器影像辨別手續沒制造好，則沒有辦法準確辨別到部件的核心，造成貼片偏移，貼片偏移將直接影響

燒焊橋連的發生。經剖析，其它不含金屬BGA部件的電路板運用一樣的貼片工藝參變量均沒有問題，因此因素可擯除。

2.4  擔任職務的人操作和部件問題

因為SMT出產線設施是由專業擔任職務的人施行操作出產，涵蓋燒焊前的設施檢查驗看，因為這個擔任職務的人操作問題可以擯除。額外經過對發生橋連的BGA事情狀況施行計數，所有集中在金屬外殼的BGA上，其關鍵尺寸規格也相對集中。因為錫球均較大，燒焊時錫球消融，金屬BGA品質較重，相鄰的錫球也容易發生橋連現象。航天產品在出產運用前均需求送有天資的單位施行二次用篩子選，能力保證出產運用的元部件品質令人滿意。

2.5  背景問題

背景濕潤程度較大造成部件潮氣滲入，燒焊過程中焊點的水汽向外排出會使錫球變型，造成相鄰錫球橋連。經查在場溫濕潤程度記錄，均在工藝規定的范圍內。

2.6  主要端由確認剖析

經過對貼片后和燒焊后的愛克斯射線影像做對頭比，發覺貼片后BGA位置及錫膏的塌坍均很正常，但燒焊后還是顯露出來橋連的現象（如圖3）。經過比較燒焊前后的BGA高度也可以看出，BGA燒焊后高度減低了二分之一左右（如圖4），并且橋連不好均集中在金屬BGA部件，所以開始階段的分辨斷定，發生橋連的端由就是錫量較多。不過經過對錫膏檢驗測定機的明確承認，其各項指標均在管理控制之內。故可確認鋼網張嘴尺寸過大、厚度過厚是引動錫球橋連的主要端由。

3  實行過程

經過上面所說的剖析已經找到發生橋連的主要端由，針對這一端由制定處理辦法，通過調試鋼網的張嘴尺寸、鋼網厚度兩項工藝參變量，通不為己甚步實行證驗剖析的準確性。

步驟1：維持鋼網的張嘴尺寸未變（100百分之百），將鋼網的厚度由0.13  mm調試為0.12 mm；步驟2：在步驟1的嘗試最后結果上，調試鋼網的張嘴尺寸。

為了保證減低錫膏量后，對其他部件的燒焊品質無影響，選取了焊盤較小的金屬CCGA封裝部件和常用的BGA部件施行燒焊嘗試。選用0.12  mm厚度鋼網，在其他工藝參變量未變的條件下，燒焊嘗試板3塊，每塊嘗試板上均有金屬封裝BGA器件和金屬封裝CCGA部件各一片。焊后的嘗試電路板外觀及檢驗測定位置如圖5所示。燒焊完成經檢查驗看無問題后行剖析，剖析過程照片兒見圖6～圖9所示。

對部件施行IMC厚度、剪切力和張力測試，測試最后結果如表1所示。測試最后結果滿意IPC標準要求。

為了證驗依照步驟1改進后的品質提高事情狀況，對燒焊的產品施行計數。共燒焊了34片金屬封裝BGA部件，仍有3片錫球發生橋連，一次燒焊符合標準率為91.17百分之百。為了進一步提高一次燒焊符合標準率，在步驟1的基礎上，將鋼網的張嘴比例由100百分之百調試為95百分之百，在其他工藝參變量未變的條件下，燒焊嘗試板3塊，每塊嘗試板上均有金屬封裝BGA部件和金屬封裝CCGA部件各一片，燒焊完成經檢查驗看無問題后行剖析，測試最后結果如表2所示，滿意IPC標準要求。

運用再次優化后的工藝燒焊了115片金屬封裝BGA部件，沒有再顯露出來錫球橋連事情狀況，符合標準率達100百分之百。