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。下面众焱电子小编将接着《植球技术在smt工行业中的应用之涂布助焊剂》一文中的内容继续讲解分析。
2、植球
在植球阶段,同样需要特殊设计的模板。该模板的开口设计也是基于实际焊球大小和电路板焊盘尺寸,这样做基于两个方面的考虑:一是需避免助焊剂污染到模板和焊球;二是如何使焊球顺利地通过模板开口。
该模板结构有两层:主体是电铸模板,具有比激光或化学蚀刻模板更光滑的孔壁,因而可使焊球顺利通过;第二层是紧密结合在模板的底部的一个略带柔性的隔离层。复合的两层具有与焊球直径几乎相同的厚度,很好地避免了膏状助焊剂对电铸模板的污染,同时使焊球顺利地通过模板到达焊盘并被助焊剂粘住。
特别设计的植球印刷头能使每个焊球与模板之间的摩擦力达到最低,并施以可控制的放置力,将焊球放进每个开孔中(焊球是通过毛细作用和重力的影响被分配到每个开孔中的)。这一步中,焊球转移设备是极其关键的。
在smt加工印刷过程中偶尔会发生焊球堵孔,这是由于开孔被细小灰尘或纤维堵塞造成的。因为很难确定哪个焊球受损,需报废所有待印刷的焊球,因此焊球废弃率较高。
在这一步,模板是不需要清洗的。IPA或酒精清洁剂也不能用来擦试模板,因为有机的清洗剂会破坏模板两层之间的粘合,如果发生堵塞可使用气枪来清理。
3、检测和返工
AOI(自动光学检测)设备用于植球以后的在线检测。主要缺陷通常是少球和错位。检查后,少球的电路板需使用离线的半自动补球设备做返工处理;对于错位缺陷,清洗电路板并重新印刷是唯一的办法。
离线的半自动补球设备是专门为少球重植而设计的,少球的放置需要使用准确的图像放大系统,先用一个操作臂在缺球的焊盘上涂布膏状助焊剂,然后使用另一个操作臂在该焊盘上补球。如果焊盘上的助焊剂已经足够了,则可以在编写程序时将涂布助焊剂的步骤省略。间隙性气压控制是完成涂布助焊剂和补球的关键。
该离线补球设备非常重要,不能影响电路板上的其它放置准确的焊球。经过返工后,需要将电路板在回流焊前用AOI设备重新检查,以确保无缺陷。
4、回流焊
植球的回流焊过程与普通的smt回流焊工艺一样。对于无铅产品,一般选用的焊料合金是SAC105,它的熔点比用于电路板的无铅焊膏略高一点(通常高2~3℃),以防止在二次回流中再次造成缺陷。当然,这还要看客户的工艺规定。
回流焊后需要用AOI检查。在这一步骤中,考虑到实际上该产品是BGA类型,如果有任何少球或错位,则该电路板将被报废,因为任何方式的返修都可能引起在下一步的组装过程中元件的失效。
5、小结
这项植球工艺研究是为了从smt贴片打样企业的生产角度从发,寻找到涂布助焊剂、植球、返工及回流焊的标准工艺。研究中的关键点是助焊剂涂布参数设定、置球模板和缺失焊球的返工。研究中还发现,在膏状助焊剂印刷后的检验存在检出度不足的问题;因此,与助焊剂供应商合作以寻求利于印刷后检验效果的进一步的研究是十分必要的。
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