工艺过程
建立最终的设计版本和材料规格,允许制造过程得到优化,达到最大的产量与最好的质量。虽然与标准的表面贴装相似,倒装芯片要求特殊的考虑因素。在工厂实施之前的准备将改进生产线产量,过程合格率和产品可靠性。倒装芯片工艺包括上助焊剂 (fluxing) 、芯片贴装 (die placement) 、回流 (reflow) 、底部充胶 (underfill) 和固化 (cure) 。
上助焊剂 (fluxing)
上助焊剂 (fluxing) 是倒装芯片工艺的第一步,其重要性经常被低估了。在形成连接之前,助焊剂将芯片保持在位置上,减少氧化和加速共晶焊锡球的回流。本应用中使用的免洗助焊剂具有高粘着性 (tack) 、低粘度 (viscosity) 、长蒸发时间、最低回流焊后残留物、低毒性和最小气味。
在锡球回流之前芯片的移动是一个关注,因为 200 µ m 的装配间距几乎不允许有对位错误。造成未对准或相对移位元芯片的原因可能不同,但包括:
- PCB 弯曲变形 (warped PCB) :当芯片 (die) 贴放到电路板表面时,弯曲的板可能会柔曲。已经贴装在板上的芯片,在剩下的芯片贴装时,要经受电路板的类似于崩床的运动。
- 板的传送:在芯片 (die) 贴装之后,装配传送到回流焊炉必须流畅。传送带对不准或贴装单元的升起定位机构或传送带的突然加速都可能造成芯片移位元。
- 炉的情况:炉内高速气流将吹动芯片偏移定位。
具有高粘着性和低蒸发速率的助焊剂系统将减少这些材料处理的缺陷和提高更快的生产线速度。如果助焊剂在芯片贴装或回流之前蒸发,那么 IC 更可能移位。慢的蒸发保持最多的助焊剂,在回流炉的升温和保温区期间,把芯片固定在位。理想的,助焊剂不应该蒸发太多,直到组件达到回流温度曲线的液化区域。快速干燥的醇基助焊剂可能要求芯片贴装之前分阶段处理。
为了充分利用贴装单元,上助焊剂是使用一台专用的滴胶机在芯片贴装之前完成的。没有采用诸如压印 (stamping) 、浸 (dipping) 或刷 (brushing) 等接触式方法,由于产品专门的定位装置和对污染的关注。
量的控制是助焊剂滴涂的最重要方面。要求最少的量是百分之百的覆盖锡球座 / 滑道 (site/runner) 。不完全覆盖将造成电气开路和装配的报废。增加的量超过了百分之百的要求将改善粘着性能,但可能反过来影响产品的可靠性。过多的助焊剂可能造成回流焊后的残留物和不希望的区域侵蚀。有机残留物对底部充胶是有害的,降低系统的现场可靠性。助焊剂迁移或流动超出芯片座可能引起焊锡球 (solder ball) 、组件竖立 (tombstoning) 和 PCB 的离子污染 (ionic contamination) 。对每个产品的最后量的规定必须平衡百分之百覆盖要求、最大粘着性能、最少助焊剂残留物和组件偏移控制。
上助焊剂不要求很高的放置精度。使用两个全局基准点作板的定位,可得到很高的可信水平。对每个贴片座的局部基准点是没有必要的,它会降低设备周期。设备购买时不能没有视觉系统,但多数便利设施可以省去 - 快速简便的产品编程和设定确认等。