PoP叠层封装的组装工艺（下篇）

作者汇集国际会议相关外文论文,结合作者在华为等企业的工作实践,撰写此文,供同行参考。本文介绍了PoP（PackageonPackage）叠层封装的基本结构,SMTI艺模式和SMT组装工艺过程,重点介绍了PoP叠层封装的助焊剂／锡膏的浸蘸工艺过程,介绍了浸蘸锡膏材料及浸蘸锡膏的特性要求,PoP再流焊温度曲线的设定,对预制PoP和在板PoP热循环疲劳结果分析。从底部填充材料选择、填充空洞、底部填充可靠性3个方面介绍YPoP器件的底部填充效果和工艺。介绍To．4mm细间距PoP器件的SMT组装工艺过程,及相关工艺参数的设定。介绍了0．4mm穿透模塑通孔（TMV）结构PoP器件的空气气氛下的再流焊工艺过程及相关工艺参数的设定。从对焊接缺陷、PoP封装各层状况和翘曲测量方面来介绍如何进行PoP器件的×射线检测。从共面性和高温翘曲、温度循环、跌落冲击和弯曲疲劳4个方面介绍了0．4mmPoP器件的可靠性。本文最后介绍了PoP器件的清洗。     

TMV POP热翘曲变形及可靠性

研究了穿透模塑通孔(TMV)结构的叠层封装(POP)热翘曲变形及可靠性.采用云纹干涉的方法测量了回流过程中POP上下层球形矩阵排列(BGA)的热翘曲变形.通过加速热循环(ATC)试验和四点弯曲循环试验,分别比较了不同组装工艺的POP BGA在相同的热翘曲变形条件下的可靠性.结果表明,顶层BGA无论浸蘸助焊剂还是助焊膏均能得到优异的可靠性;但底层BGA在四点弯曲循环可靠性试验中,采用浸蘸助焊膏工艺的可靠性明显低于印刷工艺.此外,增加底部填充工艺需要采用热膨胀系数匹配的材料,否则会降低焊点的温度循环可靠性,加速其失效的进程.     

阿尔米特推出新型沉浸式焊膏

阿尔米特有限公司将在“全国电子周”第C18号展台推出一种新型沉浸式焊膏。这种焊膏具有强大的粘合性与润湿力,适合处理回流期间封装严重翘曲问题,以及堆叠封装助焊应用。阿尔米特的新型LFM48N沉浸式焊膏可有效代替以往用于球栅阵列堆叠封装（PoP）设备应用的胶状焊膏,并可理想地用于固定容易在回流期间发生翘曲的大型设备。这种新型焊膏结合了多个超细焊球和一种助焊剂,     

堆叠（POP）组装的挑战

本文提出了一种大批量堆叠（PoP）组装方法，这种方法利用了倒装芯片组装中已有的电子封装技术。本文讨论了多个挑战和考虑因素。 许多文章详细介绍了这一新型封装的要求和实例。本文将演示怎样使用自动贴装机和倒装芯片组装使用的选项，堆叠和组装这些模块。为适应底部BCSP较大的球体尺寸及使用焊膏和助焊剂，必须进行某些改动。堆叠要求的精度要高于标准SMT贴装。某些现有的SMT贴装机可以进行改进，采用相应的改动精确地高速贴装堆叠的CSP。这种方法在成本上非常有竞争力。 我们还将回顾为进一步考察工艺和组装问题而研制的部分测试工具的设计。     

堆叠（PoP）组装的挑战

本文提出了一种大批量堆叠（PoP）组装方法，这种方法利用了倒装芯片组装中已有的电子封装技术。本文讨论了多个挑战和考虑因素。许多文章详细介绍了这一新型封装的要求和实例。本文将演示怎样使用自动贴装机和倒装芯片组装使用的选项，堆叠和组装这些模块。为适应底部CSP较大的球体尺寸及使用焊膏和助焊剂，必须进行某些改动。堆叠要求的精度要高于标准SMT贴装。某些现有的SMT贴装机可以进行改进，采用相应的改动精确地高速贴装堆叠的CSP。这种方法在成本上非常有竞争力。我们还将回顾为进一步考察工艺和组装问题而研制的部分测试工具的设计。     

堆叠(PoP)组装的挑战

提出了一种大批量堆叠(PoP)组装方法,这种方法利用了倒装芯片组装中已有的电子封装技术,讨论了多个挑战和考虑因素;演示了怎样使用自动贴装机和倒装芯片组装使用的选项、堆叠和组装这些模块。为适应底部CSP较大的球体尺寸及使用焊膏和助焊剂,必须进行某些改动,堆叠要求的精度要高于标准SMT贴装,某些现有的SMT贴装机可以进行改进,采用相应的改动精确地高速贴装堆叠的CSP,这种方法在成本上非常有竞争力。     

层叠封装(PoP)组装的挑战

本文提出了一种大批量层叠封装(PoP)组装方法,这种方法利用了倒装芯片组装中已有的电子封装技术。本文讨论了多个挑战和考虑因素。许多文章[1、2、3]详细介绍了这一新型封装的要求和实例。本文将演示怎样使用自动贴装机和倒装芯片组装使用的选项,堆叠和组装这些模块。为适应底部CSP较大的球体尺寸及使用焊膏和助焊剂,对上述技术必须进行某些改动。堆叠要求的精度要高于标准SMT贴装。某些现有的SMT贴装机可以进行改进,采用相应的改动精确地高速贴装堆叠的CSP。这种方法在成本上非常有竞争力。我们还将他细分析部分测试工具的设计问题。这些测试工具是为了深入考察工艺和组装问题而研制的。     

QFN元件在SMA中的工艺技术探讨

QFN器件（Quad Flat No-lead方形扁平无引脚封装）具有良好的导电和散热性能、比传统的QFP器件体积更小、重量更轻，QFN器件和CSP有些相似，但元件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊后形成的焊点来实现的。从2001年被电子工业开始采用后，其应用一直在快速增长，现今每年有数10亿的QFN器件应用于SMT组装工艺过程中，由于器件本身设计和封装的特殊性，使其在SMT组装过程中失效机率加大，同时失效检查和返修也变得困难，本文将从QFN器件的结构开始逐步阐述。     

叠层封装技术

首先介绍叠层封装技术的发展现状及最新发展趋势,然后采用最传统的两层叠层封装结构进行分析,包括描述两层叠层封装的基本结构和细化两层叠层封装技术的SMT组装工艺流程。最后重点介绍了目前国际上存在并投入使用的六类主要的叠层封装方式范例,同时进一步分析了叠层封装中出现的翘曲现象以及温度对翘曲现象的影响。分析结果表明:由于材料属性不同会引起正负两种翘曲现象;从室温升高到150℃左右的时候易发生正变形的翘曲现象,在150℃升高至260℃的回流焊温度过程中多发生负变形的翘曲现象。     

材料

Indium Corporation Nf260不流动底部填充胶,确信电子ALPHA OM-338 Pt新型无铅焊膏--提供同类产品中最佳的探针可测试性,朝日化学及锡焊公司：无铅焊膏,无铅波峰焊助焊剂,     

助焊剂残留对底部填充粘接强度的影响

随着封装工艺的不断发展,芯片I/O数越来越多,高密度芯片封装必须采用倒装焊的形式。底部填充作为芯片倒装焊封装后的加固工艺,填充胶与倒装焊使用的助焊剂的兼容性对于研究倒装焊电路的长期可靠性至关重要。分析了底部填充胶与助焊剂的兼容性,以及助焊剂的残留对底部填充胶加固效果的影响。若助焊剂清洗不干净,会导致底部填充胶的粘接力下降,影响器件的质量。     

选择性焊接的作用

多年来，在SMT组装中，通孔元件的焊接一直使用选择性焊接的方法，并一直沿用至今。本主要介绍了二种选择性焊接方法：浸焊和拖焊，并着重说明了这两种方法的各种特点及不同的用途。     

蓝牙模组在SMA中的工艺技术探讨

蓝牙模组BT--Module（Blue-Tooth Module）,是不久前流行起来的非标准电子组件,由于它独特的优势,应用得到了快速增长。这种印刷电路板无引线组件,由电子制造服务EMS（Electronic Manufacturing Service）企业的研发人员自行研制,基板呈正方形或矩形。BT-Module以蓝牙（Bluetooth）器件为核心装配而戍,它能简化并加速新产品开发,方便不同电子产品之间相同功能电路的快速置换。蓝牙作为一种短距离无线通讯技术,使得许多电子产品摆脱了电线的束缚,让人们的工作学习娱乐变得更加轻松、方便和快捷,因此倍受大家的青睐。现如今,它与无线网络（Wi-Fi）技术和个人用卫星定位技术（GPS）一道成为许多消费类电子产品的标准配备。蓝牙器件属于多芯片组件MCM（Multi-Chip Module）,它集成了RF（Radio Frequency）芯片、基带芯片、快闪存储芯片等器件,它的外围电路已变得较为简单。在封装技术上,目前蓝牙器件主要采用方形扁平无引脚封装QFN（Quad Flat No-lead）和微型球栅阵列封装uBGA（Micro Ball Grid Array）,这两种封装降低了引脚间的自感应系数,提高了信号抗干扰能力,在高频领域的应用优势明显（蓝牙基频2．4GHz）;同时,它们具有良好的电性能与可靠性,提高了组装密度,是便携式电子产品的理想选择。蓝牙QFN是微型引脚框架细间距器件FPD（Fine Pitch Device）,焊端间距小于0．65mm;uBGA也称为CSP（Chip Scale Package）,是封装面积小于芯片面积1．2倍的BGA器件。蓝牙模组在表面组装SMA（Surface Mount Assemble）中分为本体的组装,以及它作为表面器件与其它电路板组装两部份,模组本体与一般高精密电子产品的表面组装并无二致,特别之处是它与其它PCB的组装工艺要求。蓝牙模组作为表面贴装器件,其周边I／O焊盘必需具有良好的可焊性和共面性,PCB板的材质热性能要求较为严格,镀层结构和表面处理工艺要与产品特点相匹配。蓝牙模组I／O焊端底部与板的底面水平,焊盘上有电镀通孔PTH（Plated-Through Hole）或半孔,这种焊盘结构有利于增强焊点的电气性能与机械强度,但同时也降低了模组回焊时的自我对中能力,焊盘容易受外界污染,缩小了器件的装配工艺窗口,给制程带来了挑战。蓝牙模组的装配需要对可制造性设计DFM（Design For Manufacturing）作综合考虑,比如基材选用、焊盘设计（Component Pad＆I／O Land）、组装工艺等方面。焊盘设计每个公司需要在实际生产中不断积累经验,优化焊盘设计和生产工艺设计方案,以取得令人满意的焊接效果。BT-Module与其它电路板装配时通常有：网印桥连,取料困难,贴装压力与视觉识别问题,回流焊接连锡和焊锡湿润不良等制程缺陷。BT-Module的I／O（input／output）焊盘结构特殊,其焊点检验判定与标准零件不同;装配一旦产生缺陷,不良检测分析困难,对其返修更是复杂,在制程工艺方面需要多层次的检测。     

底部填充技术的SMT应用研究

如BGA、CSP等倒装芯片的SMT应用越来越普遍,底部填充胶水可以有效提高倒装芯片焊点的机械强度,以避免因热循环应力疲劳或机械冲击力而产生的失效。本文详细描述了底部填充技术的SMT应用细节,包括底部填充胶水介绍、PCB DFM设计、涂胶前准备、涂胶过程和注意事项、涂胶设备介绍等。     

SiP与PoP

文章介绍了SiP与PoP的特点、市场、产品和设计工具。手机、数码相机等便携式数字电子产品是推动SiP、PiP和PoP的主动力。2010年SiP产品市场预计将达100亿美元;2009年PoP、PiP产品市场出货量预计将达21亿块。PoP比PiP更先进,PoP封装中底部为逻辑器件(如基带处理器、应用处理器、多媒体处理器),顶部为存储器。两种器件一般采用FBGA封装,焊球凸起(点)直径300μm,焊球节距0.65mm。     

表面贴装技术手工操作工艺

依据表面贴装技术(SMT)工业生产流程、SMT设备原理、表面贴装工程品质要求,提出了简便易行的表面贴装技术手工操作工艺方案,用SMT焊接技术来分析其工艺流程及工艺参数.介绍了表面贴装技术的工艺原理、工艺过程、手工操作方法及其特点,提供了表面贴装技术手工操作设备的配置、设计制作及使用方法,对印刷焊膏、表面贴装器件(SMD)贴装、回流焊接温度控制等关键工序提出了相应的品质要求和注意点,并对常见的焊接缺陷作了简单分析,解决了印制焊膏、贴装元器件、焊接、清洗、检测、返修等SMT焊接技术.     

铟泰推出无卤免清洗晶圆级芯片级封装

倒装芯片助焊剂NC-510是一种专为保持锡球形状而设计的无卤、免清洗、晶圆级芯片尺寸封装助焊剂。这种助焊剂可提供一致的可焊性,与各种底部填充剂兼容,并具有均匀的可印刷能力。迄今有两种使用焊料完成的晶圆植球标准工艺,它们分别是：焊膏印刷和焊料电镀。这两种工艺具有多种局限,从而催生了第三种更加灵活的方法。新方法包括助焊剂印刷（通常为模板印刷或丝网印刷）和焊球贴装两个阶段。     

ALPHA PoP-959无铅焊膏

ALPHA POP-959免清洗无铅焊膏经过特别设计,为层叠式封装（package on package,PoP）组装工艺提供高度可重复的焊膏量,有助提高产量和良率,并最大限度地减少昂贵的返修工作（rework）和废料（scrap）。ALPHAPOP-959提供了与PoP浸渍应用设备相关的耐剪切能力。即使在至少24小时经常遭受高剪切力的情况下,ALPHA PoP959仍能保持其流变能力。     

免清洗技术的焊接质量控制

SMT免清洗焊接技术是一项新的工艺，焊接质量直接影响SMT工艺质量。本文详细阐述了影响免清洗焊接质量的两个关键因素：免清洗焊膏的选择和温度曲线的设定，并举实例加以说明。     

晶片级无铅CSP器件的底部填充材料

晶片级器件底部填充作为一种新工艺仍需进一步提高及优化，其工艺为：在晶片级器件制作过程中，晶圆底部加填充材料，这种填充材料在芯片成型时一步到位，免掉了外封装工艺，这种封装体积小，工艺简单，可谓经济实惠。然而，该新型封装器件面临一个严峻的考验，即：用于无铅焊接工艺。这就意味着：即要保证器件底部填充材料与无铅焊料的兼容，又要满足无铅高温焊接要求，保证焊接点的可靠性及生产产量。 近期为无铅CSP底部填充研发了几种新型材料，这些填充材料滴涂到晶圆上，呈透明胶状（半液态）物质，经烘烤，呈透明状固态物质，这样分割晶圆时可保证晶片外形的完整性，不会出现晶片分层或脆裂。在这篇章中，我们探讨一下烘烤对晶圆翘曲度的影响？烘烤是否引发底部填充材料的脆裂？以及回流过程中底部填充物的流动引起的焊料拖尾问题？因为底部填充材料即要保证焊料不拖尾，又要保证焊点的可靠性，及可观察到的焊料爬升角度，同时，底部填充材料的设计必须保证烘烤阶段材料的流动，固化情况处于可控工艺窗口之内。另外，底部填充材料与焊接材料的匹配标准在本中也有讨论。[编按]