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2014 SMT核心工艺详解与实例剖析

电脑杂谈  发布时间:2019-08-31 16:02:03  来源:网络整理

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JZZSMT 核心工艺详解与典型实例剖析14:00-14:45 PoP 的焊接14:45-15:30 QFN 的焊接15:30-16:30 BGA 空洞BGA 球窝16:30-17:00 BGA 应力断裂17:00-17:45 片式电容失效与工艺操作JZZjzz91@sina.com.cn第2 2 天:典型实例剖析09:00-09:45 工艺敏感封装焊接工艺要点09:45-10:30 0.4mmPitch QFP的焊接10:30-11:30 0.4mmPitch CSP的焊接11:30-12:00 问题讨论休息14:00-14:45 PoP的焊接14:45-15:30 QFN的焊接15:30-16:30 BGA空洞BGA球窝16:30-17:00 BGA应力断裂17:00-17:45 片式电容开裂与操作JZZjzz91@sina.com.cn1 PoP 的焊接1.1 类别内存ASIC一般都是上层BGA间距非常大,下层BGA比较小JZZjzz91@sina.com.cn1 PoP的点焊1.2 工艺步骤预堆叠板上堆叠JZZjzz91@sina.com.cn1 PoP的电镀1.2 工艺方式制造主要采取的是板上堆叠工艺,此工艺也是两种工艺步骤:1)沾焊剂工艺;2)沾焊膏工艺。

JZZjzz91@sina.com.cn1 PoP的焊接1.2 工艺方法工艺的核心:焊剂或焊膏的沾涂工艺。JZZjzz91@sina.com.cn1.3 常见焊接不良1 PoP的点焊1 )开焊 / 球窝2 )桥连JZZjzz91@sina.com.cn1.4 PoP球窝现象产生的成因与理由1 PoP的焊接1 )机理, 与BGA球窝现象造成因素一样,但更复杂,叠加了双层的相互影响。球窝现象产生因素一样,但更复杂,叠加了双层的相互影响。产生的成因:熔融的焊球与熔体的焊膏间存在Gap!产生Gap的诱因是BGA 变形。BGA越薄越易于变形,F-BGA、P-BGA最严重JZZjzz91@sina.com.cn必须制定这种的一个概念——动态变形动态变形,它比静态的共面性更有价值JZZjzz91@sina.com.cn2)PoP变形的主要因素1 PoP的焊接(1 )CTE的影响(的影响(2 )上层对下层的变形影响(3 )下层变形对上层开路的妨碍(4 )焊膏厚度的影响PoP产生球窝,除了BGA变形原因外,还多了上下层的相互影响因素JZZjzz91@sina.com.cn1.5 球窝现象对策1 PoP的焊接a) 合适的焊膏量BGA角部钢网开窗扩大JZZjzz91@sina.com.cn1 PoP的焊接b) 提高贴片的位置精度;c) 优化频率曲线,减少不同时熔化的时间。

JZZjzz91@sina.com.cn1.6 桥连现象造成的缘由与对策1 PoP的点焊焊膏多;原因:1 BGA 和PCB 的变形,改变了 容 锡条件;2 焊膏印刷量多;3 BGA受潮,出现“爆米花”现象;4 过大的贴片压力,必须记住,桥连的焊膏一定会引起焊点间桥连。JZZjzz91@sina.com.cn1.7 案例 特殊PoP——ML PoP1 PoP的焊接下层芯片1) 什么是ML-PoP ?ML-PoP,即Molded Laser PoP,简写为MLP,是一种由Qualcomm发明的“球窝”焊盘封装方式,见图示所标POP。相对于平面焊盘PoP,MLP容易出现球窝与桥连现象。封装质量与工艺条件对焊接良率影响比较大。JZZjzz91@sina.com.cn1 POP的焊接2 ) 工艺核心助焊膏的硬度要求上层芯片焊球沾涂助焊膏的硬度,越多越好,但不能覆盖到芯片封装体下面。多,提高芯片的自对位能力,在X-Ray检测时,看到的焊点图形丰满而圆;少,芯片的自对位能力差,在X-Ray检测时,看到的焊点呈椭圆概率非常高,这是因为上下球位置偏差导致。

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极速赛车APP下载生产控制规定:一般h≈50~70%,60%最佳。我们关心的是助焊膏的长度与量,测量这个高度并不是最佳的方案,如果粘度很小,实际重量很薄,即使很大也没有什么价值,只能成为制造控制方式这才是我们期望取得的梦想形态最能体现我们的要求,只有膜厚能够缓解球窝等难题,可以成为助焊膏认证检测项目或者异常疑问处理的检测项目hJZZjzz91@sina.com.cn1 POP的焊接3 ) 生产问题的解决(1)桥连形成的缘由与机制)桥连形成的缘由与机原因于激光窝非常深,过多的焊剂将会把窝口封死,形成封闭的空气空间,高温时氧气膨胀将熔化焊锡排挤出来并且产生桥连!措施出现桥连多于封装质量有关。在此条件下,减少桥连的方式就是减少助焊膏量(厚度),采用活性非常强的助焊膏。由于POP上下层焊接后被松香密封,不必害怕可靠性的弊端。JZZjzz91@sina.com.cn1 POP的焊接(2)球窝产生的理由:)球窝产生的理由:a)温度不够,此时焊接的焊点呈双圆形。b)焊剂少。无焊剂JZZjzz91@sina.com.cn2 QFN 的焊接2.1 QFNQFN属于BTC封装类型中的最早出现、也是应用最广泛的一类底部焊端封装,其特征是焊端除焊接面外嵌在封装体内,如图所示。

JZZjzz91@sina.com.cn2 QFN 的点焊如果上下工件大小相差巨大,焊缝一般为坡形如果上下焊盘大小基本一样(半边相差不少于焊缝厚度),焊缝一般为腰形1)QFN 的焊端基本为一个面(0~0.05mm ),与PCB焊盘构成“面—面”连接,正常的焊缝形态如图所示,其非边缘侧的焊缝不是“腰”形就是“坡”形,一般不会形成像BGA那样的“鼓”形,这点对于克服QFN封装体下焊点的桥连缺陷是比较有益的。2.2 工艺特性JZZjzz91@sina.com.cn2 QFN 的焊接2.2 工艺特性2)由于几乎为“0”的上面(Stand-off)间隙和大长度的热沉焊盘等优点,QFN的工艺非常复杂,相对于其他封装,必须考量热沉焊盘与信号栅极焊缝长度的平衡难题!相对于其他封装,必须考量热沉焊盘与信号栅极焊缝长度的平衡问题!3)焊接最容易出现的问题为桥连和短路或者热沉焊盘空洞超标,见图示。桥连主要出现在Cu间隔大于0.25mm的状况下,虚焊很多情况下是为了避免桥连而减少钢网开窗的结果。

热沉焊盘空洞超标与多原因有关,本质上是一个取决于PCB厚度与内壁处理,导热孔长度、密度与阻焊,焊膏与钢网开窗等多原因的综合问题。厚度与内壁处理,导热孔长度、密度与阻焊,焊膏与钢网开窗等多原因的综合问题。JZZjzz91@sina.com.cn2 QFN 的焊接2.2 工艺特性4 ) 焊点的可靠性QFN焊点的可靠性主要取决于QFN的设计,一般而言,焊盘宽度越大越好;Die面积越小越好;QFN封装厚度越小越好;PCB厚度越薄越好,详细见2011年中国顶级SMT学术年会论文第636页《QFN板级焊点可靠性研究》一文。从可靠性角度讲,不太适合于厚板上的应用。JZZjzz91@sina.com.cn2.3 桥连现象、原因与对策2 QFN 的焊接1)桥连容易发生的位置双排内排JZZjzz91@sina.com.cn2.3 桥连现象、原因与对策2 QFN 的焊接2 )主要因素热沉焊盘焊锡量不足。热沉焊盘因覆盖率以及散热孔吸锡(不塞孔情况下),可产生的焊缝长度相对要比信号栅极焊缝长度小smt核心工艺解析与案例分析,表面张力的作用下,周遍信号串扰上的焊锡被挤压扩展,从而易于出新桥连现象。焊缝宽度是一个核心管控指标。

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取决于热沉焊盘上的焊膏量、散热孔的设计、焊缝空洞等许多原因。热沉焊盘焊缝长度很大程度上决定QFN的点焊良率,其次阻焊设计。JZZjzz91@sina。com。cn2 QFN 的点焊热沉焊盘焊膏量对QFN 信号串扰焊缝形态的制约试验:采用喷印技术,信号栅极焊膏量不变(内圈两个喷印点),热沉焊盘焊膏量一个5。4,一个2。5时焊接的结果。说明热沉焊盘上焊膏量多少对周遍信号串扰的焊缝形态影响巨大!因为焊接重量决定了焊锡扩展的宽度(QFN焊点不存在Z向的润湿)。5。4点2。5点【试验】JZZjzz91@sina。com。cn2 QFN 的焊接贴片后焊接后扩展JZZjzz91@sina。com。cn2 QFN 的焊接3 )对策a) 提高焊膏覆盖率,如75%以下。我们可以发现,热沉焊盘上的焊膏覆盖率决定焊缝的宽度,决定信号焊缝焊锡的扩充尺寸。显然,覆盖率越高越便于提高桥连现象。JZZjzz91@sina。com。cn2 QFN 的焊接b) 采用厚的钢网,如0。127mm(5mil)。c) 采用小的钢网开窗。由于QFN本身焊盘都非常小,大多数在0。2~0。255x0。4~0。45,缩小钢网开窗,容易带来虚焊的风险。

如果增加钢网厚度,则会消减缩小窗口带来的增加焊膏量的疗效并带来可靠性的弊端。d) 采用 薄的阻焊设计,避免QFN焊盘附近布局导通孔并且丝印字符。JZZjzz91@sina.com.cn2.5 空洞现象、原因与对策2 QFN 的点焊a) 热沉焊盘面积大。b) 与热沉孔的设计有关,特别是是否塞孔有关。热沉焊盘是为导热而设计,散热是借助散热孔将热量传导到地层而扩散出去,如图所示。因此,热沉焊盘上通常都打有很多的孔。为了防止焊接时散热孔透锡,往往进行半塞处理,这是造成发生大空洞的主要因素。热沉焊盘散热孔1 )主要因素透锡JZZjzz91@sina.com.cn2.5 空洞现象、原因与对策2 QFN 的焊接2 )对策(1) 散热孔不塞孔设计为避免热沉焊盘焊缝中出现大的空洞,散热孔 不塞孔。在这些条件下,一般可选用以下步骤来增加冒锡情况:a)将QFN布局在第二次焊接的面上,即使冒锡也不会对装配工艺产生制约;b)对于宽度非常大的热沉焊盘采用较大直径的导热孔设计,如0.5~1.0mm;c)采用小孔设计,但保持足够的孔壁间隔,方便运用避孔焊膏印刷工艺;d)将PCB的表面处理设计为OSP;e)将PCB的宽度减少到2.0mm以上;f)将孔布局在热沉焊盘的四周。

JZZjzz91@sina.com.cn2.5 空洞现象、原因与对策2 QFN 的焊接(2) 优化钢网开窗设计a) 焊膏图形中不包括散热孔;b) 设计阻焊条,建立排气通道。JZZjzz91@sina.com.cn3.1 BGA 空洞的类别3 BGA 空洞(a) 界面微洞(b) 截面大洞BGA空洞,如图所示,根据出现的位置、大小,可简单分为两类:(1)界面微洞 空洞小,数量多,出现在BGA侧IMC与焊球界面,如左图。(2)截面大洞 单一空洞,出现在BGA焊球内,如下图。JZZjzz91@sina.com.cn3.2 一般的理由3 BGA空洞(1)焊剂系统,主要是焊剂的配方存在不足(外因);(2)BGA焊球表层氧化严重(内因);(3)焊球与焊膏的相对量不适合(外因)。(4)使用了N2气氛进行焊接。实践中我们看到,焊膏在N2气氛条件下空洞会更严重,这是因为N2降低了熔化焊球的表层张力的理由。(5)空洞的 产生,与频率曲线、BGA吸潮等原因没有太大的关系,它们只影响空洞的总量。JZZjzz91@sina.com.cn3.3 机理推测3 BGA空洞我们都有这么的经验,同一块板上的BGA,有的有空洞,有的却没有;用无铅焊膏焊接无铅BGA出现空洞的几率大概相当小,而用有铅焊膏焊接无铅BGA则非常大;出现空洞后,换用活性非常强的焊膏空洞往往都会消失;调整频率曲线、对BGA进行烘干,对提高空洞往往没有效果------。

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这些经验是我们预测空洞形成因素的基础。对于非HDI板,空洞的确由焊剂系统挥发物导致的,这点不容质疑。一个能够解释以下种种属盐从而焊剂黏度降低。这就是为什么有些品牌的BGA容易造成而有些则不容易产生空洞的理由。(3)焊球重量越小,在同等焊膏量下越易于形成空洞。这是因为,焊球厚度越小,被覆的焊剂越厚,焊剂挥发物质也越无法逃脱出去。JZZjzz91@sina.com.cn3.3 机理推测3 BGA空洞对HDI板,除上述因素外,更主要的是焊缝上微盲孔的结构。


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