有时可能使用多头滴胶系统来处理这些问题,预先使用较高粘性的、不会在底下流动的材料,在相邻组件周围滴出一个堤挡。在随后的滴胶过程中,该堤挡有效地阻止任何不需要的毛细管流动到邻近组件底下。
通过开口滴胶
随着底部充胶在 RF 装配中使用的增加,经常要挑战滴胶工艺,在 RF 屏蔽盖已经装配好之后来实施充胶工艺。为了最佳的生产效率,通常要考虑在其它组件贴装的同时来定位 RF 屏蔽盖,在一次过的回流焊接中,将所有东西焊接好。因此,产品和工艺设计者必须合作,为底部充胶在屏蔽盖上留下足够的开口。设计者还必须避免把芯片放得太靠近 RF 屏蔽盖,因为毛细管作用或高速滴胶可能会让填充材料流到 RF 屏蔽盖内和 CSP 或倒装芯片之上。如果组件与盖之间的间隙小,那么滴填充材料的速度将受到限制,来避免填充在组件之上。减慢滴胶速率,将减慢装配过程,限制产量。移到另一个孔或组件,又回到第一个孔滴多一些胶,这可能会有一点位移。可是,这涉及了多个运动,再一次降低产量 ( 图二 ) 。
Schwiebert 和 Leong 给出了一个填充胶流速率的方程式 7 。
流动时间为:
t = 3 µ L 2 /[h λ cos( φ )]
这里:
t = 时间 ( 秒 )
µ = 流体粘度
L = 流动距离
h = 间隙或锡球高度
φ = 接触或湿润角
λ = 液体蒸汽界面的表面张力
( 这些参数的值需要在液体滴胶温度,通常 90 ° C 时获得。 )
大多数制造商的泵和阀可将液体送到 CSP 或倒装芯片,速度比材料在芯片底下可流动的较快。芯片底下液体的体积 / 重量还需要确定 8 。一旦这些数确定后,对流动速率作第一次近似计算,决定是否所以液体应该一次滴下或者小量多次滴下。典型的工艺是:当液体在第一个组件底下流动的同时,移动到第二个组件滴胶,再返回到第一个位置完成。例如,如果第一个组件的材料数量为 20mg ,并分成两个滴胶周期,那么必须要一个可准确滴出 10mg 数量的滴胶系统。
控制助焊剂残留
经验显示,存在过多的助焊剂残留可能对充胶过程有负面的影响。这是因为填充材料附着于助焊剂残留,而不附着于所希望的锡球、芯片和基板,造成空洞、拖尾和其它不连续性。而有研究 6 表明,在滴胶填充之前清洁芯片底部可看到温度循环改善达五倍,事实上,增加这样一个工艺步骤有背于现时的工业趋势,也会负面影响整体产量。一个更实际的替代方法是,通过诸如有选择性的喷射助焊剂等技术,提供对上助焊剂操作的更好的过程控制。选择性喷射助焊剂可能在使用不同球直径 (75 对 300 µ ) 倒装芯片和 CSP 的混合技术设计中是特别有用的,因为每个组件座的助焊剂数量可由软件控制,为每个组件类型提供确切的助焊剂厚度。
优化滴胶精度、灵活性和过程控制
准确的和可重复的填充剂滴胶是高产量生产环境中最重要的,特别是当要求连续的 10mg 范围的超小射点尺寸的时候。
填充剂的滴胶要求精确的泵压作用,其流动速率永远不会随粘性、针嘴直径等的变化而变化。填充液体的准确的体积控制可通过使用完全线性的变容泵 (positive-displacement pump) 来获得,该泵使用一个活塞总是排出所要求的准确体积,不管胶点大还是小。另外,滴胶系统需要结合死循环反馈,使用高精度的比重测量来提供精确的对所滴液体体积的实时控制。最后,滴胶系统必须结合高精度、可编程的运动系统,使得可以对许多不同的滴胶形式作灵活的应用,而且不牺牲整体的产量。
结论
充胶的有效使用要求广泛的掺和许多的因素,包括产品设计问题来适应充胶过程,和包括充胶工艺设计来适应产品需要。针对芯片级设计要求所要达到的准确和灵活的充胶,必然涉及到产品设计者、制造工艺工程师、胶水配制者和滴胶系统供货商之间的合作伙伴关系。