BGA技术之植球工艺pdf

  第32卷第2期 榘糍 蠹 V01．32 No．2 2014年6月 ?ICHENGDIANLUTONGXUN Jun．2014 BGA技术之植球工艺 王 涛 向 圆 张乐银 明源 (北方通用电子集团有限公司微电子部 蚌埠 233042) 摘 要：在BGA封装工艺中，植球工艺是其关键工艺。设计的专用网版为四个单元，每个单元有 300个网孔，开孔侧壁倾斜度5。一9。，间距为 1．27ram，植球时要确保焊料球分散布满所有网孔，焊接时 的氮气保护是十分必要的。 关键词 ：BGA；基板；网板 ；模拟芯片；植球技术 括测试台改造设计、基板与网板设计，以及模拟芯 1 引 言 片的设计。同时进行了相应的工艺试验，并取得 BGA(BallGridArray的缩写)是一种高密度 了阶段性的成果。 封装技术。一般当集成电路 I／O端子超过208 2 测试 台改造设计 线，常规的封装形式(典型代表QFP)因引脚间距 过小、成本高、下游组装难度大等原因，不能够满足 在BGA封装工艺中，BGA植球是关键工艺 要求，同时常规封装因各种引线长，寄生效应大， 之一。为了攻克植球工艺这一技术难关，做了很 电路的工作频率难以突破 IOOMHz。BGA封装技 多前期准备工作。但是，要实现植球工艺方案、验 术就是解决以上问题应运而生的。就 目前形势而 证预期效果，需要有相应的植球设备才能完成，本 言，无论是 IC行业的发展的新趋势，还是单位产品的 研究利用一台TZ一3C型旧探针测试台进行改 自身需求，都需对 BGA工艺进行研究。 造，以满足植球工艺技术的研究需要。根据植球 因此，利用当前现有的设备和实验环境通 工艺的技术方面的要求，结合 rIZ一3C型旧探针测试台 过再流焊工艺进行BGA植球试验。在试验过程 本身的结构及性能情况，制定了相应的改造方案。 中，先对相应试验设备及原材料进行设计准备，包 改造方案图纸如图1。 ． 图1 (a)设备改造前设计图 (b)设备改造后设计图 第32卷第2期 萋纂 籀 篝 41 5．2 焊膏的选择 移位发生桥连。焊膏印刷时，刮刀压力要均匀、刮 通常选用合金成分为Sn63Pb37焊膏，熔点为 刀速度要适当。否则将会出现焊膏印刷缺陷。 183oC。焊接前从冷柜中取 出，放在室内(2O一 5．5．3 植球网板对准 25cI=)进行回温，相对湿度30～60％，时间为4～6 焊膏印刷完成之后，将承片台稍微下降，取出 小时；均匀搅拌，搅拌时，保持一个方向搅拌，以免 焊膏模板，按照正确位置固定植球模板，微调承片 有过多的气泡进入影响焊接。 台高度，使PCB与模板之间保持一定间距，大约 5．3 模板清洁 为焊球直径的1／2—2／3即可。调整好之后，取一 试验中，使用两块模板，焊膏模板和植球模 定量的焊料球倒在植球网板之上，使用刷子将焊 板，都选择使用不锈刚材料，焊膏模板为0．1mm，植球 料球填充相应网孔，多余的焊料球使用刷子将其 模板厚度为0．2mm。使用前后，对模板进行清洁 放置在旁边。查看网孔是否都填充有焊料球，没 (采用等离子清洗或者使用无水乙醇清洗)，保持 有的使用镊子来修补，保证每个网孔中有且只 模板整洁。 有一个焊料球存在。然后下降承片台，卸下植球 5．4 原材料的保存及去湿 模板，取出PCB板。 长时间放置的焊料球可能结块，焊接前要保 注意 ： 持每粒之间不相互粘连。 1)取出PCB板时要注意别用劲过大或速 13GA封装元器件要求在使用前要在80E～ 度过快，这样会导致焊球偏移。 l25cI=的烤箱 内烘干 l2小时。 2)在BGA与电路板相差约0．5mm时停止调 PCB要进行焊前去湿处理 (150~C条件下烘 节，在显微镜下观察植球网板孔与电路板焊盘是 烤30±5min)，并保持PCB表面无灰尘。 否对齐，再次确认后进行微调，直到间距符合为 5．5 工艺试制 止 。 5．5．1 焊膏网板对准 5．5．4 回流焊 把PCB板平放固定在承片台上(采取线 回流焊曲线设置 附)，将PCB上的 “十”字对准符和网板上的 “十” 打开电源检查烧结炉，确认功能 良好后设置 字对准标识孔对准，然后微调测试台来调整 PCB 温度曲线。获得较佳的回流曲线是 BGA焊接的 与网板的差距，让网板的孔与电路板焊盘完全吻 良好关键。温度曲线大致上可以分为：预热阶段一浸润 合没有偏差。 阶段一回流阶段一冷却阶段四大部分。烧结曲线所示 。 PCB和网板对准后，用搅拌好 (均匀)的锡膏 1)预热阶段 均匀放置在网板的一端，将刮刀与网板之间保持 在最近一段时间内使PCB均匀受热升温，并刺激 在 35。～45。倾斜角从左到右用力均匀地漏印锡 助焊剂活跃。一般升温的速度不要过快，防止电 膏，然后慢慢地抬起网板并将其取出。观察漏在 路板受热过快而产生较大的变形。温度 由2O℃ 电路板上的锡膏是否均匀、有无偏差或者其他印 升至 130℃左右，升温速度控制在2℃／秒，总时间 刷缺陷。如效果不好可用无尘布沾少许酒精把锡 控制在6O一9O秒之间。 膏擦去晾干，按以上步骤重新操作。 2)浸润阶段 在焊膏模板与电路板相差约0．5mm时停止 这一阶段助焊剂开始挥发。温度由130％升 调节，在显微镜下观察植球网板孔与电路板焊盘 至 180℃，升温时间控制在90～l10秒，使助焊剂 是否对齐，再次确认后进行微调，使网板与焊盘稍 能够充分的发挥作用。升温的速度一般在0．4—0． 微接触，大约间距为0．07mm，紧密接触会使锡膏 6℃／秒。 42 螽 骥 篓 第32卷第2期 图6 63Pb／37Sn焊膏的回流曲线)回流阶段 择已设置好的温度曲线进行焊接。在焊接过程中 这一阶段的温度已经到达焊膏的熔点，焊膏 要注意仔细观察显示的温度曲线与设定的是否相同。 熔化成液体，开始和焊锡球结合。该阶段温度由 焊接完成之后打开烧结炉用夹子慢慢取出电路板 180℃升至220℃(±15℃)，时间应控制在50—70 (小心烫伤)。 秒之问。如果时间太短或过长都会造成焊接的质 5．5．5 BGA焊接检验 量问题。其中温度在220~C(±l5℃)，这段的时 把焊接好的电路板对着有光的地方观察，能 间控制相当关键，一般控制在 l0～20秒为最佳。 通过管脚间的空隙透过光，说明没有桥连，焊接良 4)冷却阶段 好。 这一阶段焊膏开始凝固，焊料球被固定在 5．6 焊接结束 PCB板上。同时降温的速度也不能过快，一般控 在工作完成后要关掉测试台和烧结炉的电 制在 1—3cI=／秒 。由于过快的降温速度会造成电 源。把网模刮刀和网板用酒精清洗整理干净归位。把 路板受冷过快而变形，会引起 BGA的移动产生虚 剩下的锡膏冷藏 (2一lO℃)保存。 焊。(完成后 自动保存) 5．7 试制结果分析 5．5．4．2 BGA焊接 在不同的植球环境和温度曲线下，按照工艺 把植球之后的电路板慢慢放在烧结炉中，选 流程做试验，具体试验情况如表2。 表2 工艺试制统计表 编号 气氛 PCB板镀层 工艺参数 外部 目检 1 空气 铜 185~C一230oC，4rain 植球成功，但焊球熔化，焊球表面已氧化 2 空气 铜 175℃一205℃．3rain 植球成功，但焊球熔化，焊球表面已氧化 3 空气 铜 175℃一205℃．2min25s 植球成功，但焊球熔化，焊球表面已氧化 4 氮气 铜 炉温恒定200℃，在调整温度至280℃， 植球成功，焊球色泽鲜亮，球形度较好，且 烧结9min20s，完成后进行空冷 焊球表面未氧化 第32卷第2期 萋 谶 篝 43 通过上表能够准确的看出，通过显微镜观察只有第 6 结束语 4种工艺条件试验下的试制样品，外观完全满足 有关要求，具体见图7。 植球技术是 BGA封装的难点之一，也是造成 BGA(尤其是国内)无法大范围的应用的 “瓶颈”工艺。 通过工艺创新，形成BGA植球基本工艺条件和试 验加工能力，攻克了这一关键工艺。下一步，将对 大尺寸芯片贴片、高密度多层键合以及 BGA整体 封装进行技术探讨研究，力争早 日实现BGA整体封装 工程化。 参考文献： [1]赵保经．集成电路封装．1993，(5)． [2]HareprC．Az著；贾松 良等译 ．电子封装与互 图7 模拟 PCB板(300PIN)植球样品 连手册．2009，(6)． ST推出先进的MEMS加速度计 ST发布了一款新的先进的高性能MEMS加速度计，新产品是针对最新智能手机等移动电子设备中愈发 具有挑战性的应用环境而设计的。 在OEM厂商发力推出新机型之际，sT的新的LIS2HH123轴加速度计适时地引入创新的机械结构 与专用处理器，在超薄移动电子设备的恶劣散热条件下仍能持续稳定地释放高性能。 uS2HH123采用2mm×2mm×1mm微型封装 中，为设计者满足手机印刷 电路板设计规则提供 了更 多的灵海}生，有助于实现更精巧的手机外观设计。加速度计提供 ±2，±4或 ±8g满量程选项和 l6位数 字输出，集成温度传感器、业 内标准 I2C与SPI接 口，支持 1．71V到3．6V的宽模拟 电源电压，还有两个 可简化系统模块设计的可编程中断发生器。LIS2HH123的典型零重力一气温变化率为4-0．25mg／C，稳定性 是上一代产品的两倍。同时典型偏置精度为-430mg，弯曲抑制比比有限解决方案高25％。 此外，US2HH123的电路和软件与 ST最近发布的LSM303C2mm×2ramMEMS电子罗盘模块相互 兼容，可让OEM厂商研制软硬件共用的更具经济效益的差异化产品。此外，LIS2HH123加速度计配合 意法半导体的LIS3MDL独立磁场传感器，再使用若干个分立元件 ，便可设计 电子罗盘。 《集成电路通讯》编辑部 摘

  2020届部编人教版道德与法治八年级上册3.1维护秩序课件 共28张PPT.ppt

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