植球技术已广泛应用于半导体工业,越来越多的专业晶圆制造商用它取代传统的电镀焊或高精度焊膏印刷等工艺。由于直接植球为二次组装提供了一个灵活、快速、准确和成本低廉的解决方案,大型EMS企业也逐步进入了这一领域。OEM客户在器件制造方面已经接受了新的概念,即器件可在EMS公司制作生产并直接用于最终产品的组装。这样做的好处在于:提供了更高的收益率,缩短了产品交货期,符合中小批量的要求,更关键的是较大幅度地降低了成本。在此情形下,smt生产行业应用植球技术变得越来越有必要,而EMS企业只有掌握了晶圆级和芯片级封装技术,才能响应OEM客户的要求。本文主要介绍应用在电路板上的植球技术。
整个工艺包括四个步骤:涂布助焊剂、植球(球印刷)、检验及返工,以及回流焊。
在本文中,众焱电子小编主要讲解涂布助焊剂工序,剩下的三个工序将会在《smt贴片加工应用之植球技术》一文中继续讲解分析。
植球需要两台在线印刷机:一台是用于涂布膏状助焊剂的普通网板式印刷机,另外一台用于植球(采用特殊的植球印刷头)。两台印刷机都可随时切换为电子组装用的普通印刷机。此外,用于炉前返工补球的低成本设备,可有效地避免诸如少球等质量问题。
1、涂布助焊剂
涂布助焊剂涂布膏状助焊剂是植球工艺的第一步,它是保持球的定位以及在回流焊中良好成型的关键步骤。特别设计的网板应用于膏状助焊剂的印刷,该网板的开口是基于印刷电路板的焊盘尺寸和焊球的大小而确定的。
在印刷膏状助焊剂这一步,同时使用了两种类型的刮刀,前刮刀是橡胶刮刀,后刮刀是金属垂直刮板。垂直刮板先将一层薄薄的助焊剂均匀涂布在网板上,然后橡胶刮刀再将助焊剂印刷在电路板焊盘上。这个工艺设计的好处是在线路板的焊盘上提供一个平整均匀的助焊剂层,同时也保持网板润湿而不干燥,有效地防止了助焊剂堵孔的状况。
印刷之后以显微镜来观察并计算助焊剂在焊盘上的覆盖率,并计算DOE的结果。助焊剂覆盖率反映了DOE实验结果。从各因素主要关系与交联反应的影响图分析,印刷速度、印刷压力、刮刀角度和印刷间隙各个因素对助焊剂印刷结果都有着显著的影响,而且各个因素之间的交联反应也是如此。
基于参数矩阵优化分析可得出优化参数设定。在这个DOE的试验中能够得到最优化的印刷参数设定;当然,不同的设备会有一定的差异。在smt贴片打样或加工生产过程中网板很容易受到损坏,所以需要细心地处理和搬动。在助焊剂印刷过程中,固体粉尘或者其他外来的物质很容易堵塞网板的开口,只能用空气枪来清洗。异丙醇或酒精等清洁剂都不能用来清洁网板,因其会溶解并破坏网板上的高分子材料,通常是在生产结束后用无尘布沾去离子水擦拭并用气枪吹干。
助焊剂印刷完成后,需要在显微镜下检查漏印、量不足或错位。通常助焊剂是透明的,而且目视检验很难检查出缺陷。为方便目视检查,合理地改变助焊剂颜色是必要的。
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