PCB-Neuigkeiten - Anwendung der Ballpflanztechnik in der SMT-Industrie

Die Bumping-Technologie ist in der Halbleiterindustrie weit verbreitet, und immer mehr professionelle Wafer-Hersteller verwenden sie, um traditionelle Galvanik-Lötprozesse oder hochpräzise Lötpastendruckverfahren zu ersetzen. Da die direkte Kugelimplantation eine flexible, schnelle, genaue und kostengünstige Lösung für die Sekundärmontage bietet, sind große EMS-Unternehmen schrittweise in diesen Bereich eingetreten.

OEM-Kunden haben das neue Konzept in der Geräteherstellung akzeptiert, das ist, Geräte können in EMS-Unternehmen hergestellt und direkt bei der Montage von Endprodukten eingesetzt werden. Die Vorteile sind: Es bietet eine höhere Rendite, verkürzt die Lieferzeit des Produkts, erfüllt die Anforderungen kleiner und mittlerer Chargen, und vor allem die Kosten senken. In dieser Situation, es wird immer notwendiger für die smt Industrie wendet Ballimplantationstechnologie an, EMS- und EMS-Unternehmen können nur auf die Anforderungen von OEM-Kunden eingehen, wenn sie die Verpackungstechnologien auf Wafer- und Chipebene beherrschen..

Dieser Artikel stellt hauptsächlich die Ballpflanzungstechnologie vor, die auf der Leiterplatte angewendet wird.

Introduction to the process

The whole process includes four steps: applying flux, Pflanzkugels (ball printing), Inspektion und Nacharbeit, und Reflow-Löten.

Kugelpflanzung erfordert zwei Online-Drucker: einer ist eine gewöhnliche Siebdruckmaschine zum Auftragen von Pastenfluß, and the other is for planting balls (using a special planting printing head). Beide Druckmaschinen können jederzeit auf normale Druckmaschinen für die elektronische Montage umgestellt werden. Darüber hinaus, Die kostengünstige Ausrüstung zur Nachbearbeitung von Kugeln vor dem Ofen kann Qualitätsprobleme wie weniger Kugeln effektiv vermeiden.

Schritt 1: Coating Flux Coating Paste Flux ist ein Schritt des Ballpflanzungsprozesses, Es ist ein wichtiger Schritt, um die Positionierung der Kugel zu erhalten und eine gute Form beim Reflow-Löten zu bilden. Ein speziell entwickeltes Sieb wird für den Druck von Pastenfluß verwendet. Die Öffnung des Bildschirms wird anhand der Größe des Pads der Leiterplatte und der Größe der Lötkugeln bestimmt.

Im Schritt des Druckpastenflusses, zwei Arten von Rakeln werden gleichzeitig verwendet. The front squeegee is a rubber squeegee (Abbure 2) and the rear squeegee is a metal vertical squeegee.Die vertikale Rakel beschichtet zunächst eine dünne Flussschicht gleichmäßig auf dem Bildschirm, und dann druckt die Gummirakel das Flussmittel auf die Leiterplattenpads. Der Vorteil dieses Prozessdesigns besteht darin, eine flache und gleichmäßige Flussschicht auf den Pads der Leiterplatte bereitzustellen., Gleichzeitig bleibt der Bildschirm nass und nicht trocken, effektiv verhindern, dass das Flussmittel die Löcher blockiert.

DOE wird verwendet, um die besten Parameter für den Flussmitteldruck zu bestimmen.

Nach dem Drucken, Beobachtung und Berechnung der Abdeckung des Flusses auf dem Pad mit einem Mikroskop, und das Ergebnis der DOE berechnen. Tabelle 2 ist die DOE-Matrix-Daten des tatsächlichen Flussdrucks.

Die Flux Coverage Rate spiegelt die Ergebnisse des DOE Experiments wider. der eine ist ein Beispiel für Flussdruckfehler, einschließlich Druckfehlausrichtung, übermäßiger Überlauf, und geringe Lautstärke.

Aus der Analyse des Einflussdiagramms der Hauptbeziehung zwischen den verschiedenen Faktoren und der Vernetzungsreaktion, die Druckgeschwindigkeit, Druckdruck, Rakelwinkel und Druckspalt haben einen wesentlichen Einfluss auf das Flussmitteldruckergebnis, Das Gleiche gilt für die Gelenkreaktion.

Basierend auf der Analyse der Parameter Matrix Optimierung, die optimierten Parametereinstellungen erhalten werden können, wie in Tabelle 3 dargestellt.

In diesem DOE-Experiment, optimierte Einstellungen der Druckparameter erhalten werden können; natürlich, unterschiedliche Geräte haben gewisse Unterschiede. Im Produktionsprozess, die Schablone ist leicht beschädigt, so muss es vorsichtig gehandhabt und bewegt werden. Im Prozess des Flussdrucks, Fester Staub oder andere Fremdstoffe können die Öffnung des Bildschirms leicht blockieren, die nur mit einer Luftpistole gereinigt werden kann. Reinigungsmittel wie Isopropylalkohol oder Alkohol können nicht zur Reinigung des Bildschirms verwendet werden, weil es das Polymermaterial auf dem Bildschirm auflöst und zerstört. Normalerweise, nach Fertigstellung der Produktion, Wischen Sie es mit einem staubfreien, mit deionisiertem Wasser angefeuchteten Tuch ab und trocknen Sie es mit einer Luftpistole.

Nach Abschluss des Flussdrucks, Es ist notwendig, unter dem Mikroskop auf fehlenden Druck zu überprüfen, unzureichende Menge oder Fehlausrichtung. Normalerweise ist der Fluss transparent, und es ist schwierig, Fehler durch visuelle Inspektion zu erkennen. Zur Erleichterung der visuellen Inspektion, Es ist notwendig, die Farbe des Flusses vernünftig zu ändern.

Step 2: Plant the ball

In the ball planting stage, eine speziell gestaltete Vorlage ist ebenfalls erforderlich. Das Öffnungsdesign der Schablone basiert auch auf der tatsächlichen Größe der Lötkugeln und der Größe der Leiterplattenpads. Dies basiert auf zwei Überlegungen: Erstens soll verhindert werden, dass das Flussmittel die Schablone und die Lötkugeln kontaminiert; Die andere ist, wie man die Lötkugeln glatt durch die Schablone laufen lässt Öffnen.

Die Schablonenstruktur hat zwei Schichten: Der Hauptkörper ist eine elektrogeformte Schablone, die eine glattere Lochwand als eine Laser- oder chemisch geätzte Schablone hat, so dass die Lötkugeln glatt passieren können; Die zweite Schicht ist eine leicht flexible Isolierung, die fest mit der Unterseite der Schablone verbunden ist..Die beiden Verbundschichten haben fast die gleiche Dicke wie der Durchmesser der Lötkugel, das verhindert, dass der Pastenfluss die Elektroformschablone kontaminiert, und ermöglicht gleichzeitig, dass die Lötkugel durch die Schablone zum Pad geht und durch das Flussmittel geklebt wird.

Der speziell entworfene Kugelpflanzungsdruckkopf kann die Reibung zwischen jeder Lötkugel und der Schablone niedrig machen, and apply a controllable placement force to put the solder ball into each opening (the solder ball is through capillary action and The influence of gravity is distributed to each opening). In diesem Schritt, Die Lötkugel Transfer Ausrüstung ist extrem kritisch, und die Parameterdefinitionen für den Lötkugeldruck sind in Tabelle 4 dargestellt.

Gelegentlich, Lötkugeln treten während des Druckvorgangs auf, was durch das Verstopfen der Öffnungen mit Feinstaub oder Fasern verursacht wird. Weil es schwierig ist zu bestimmen, welche Lötkugel beschädigt ist, Es ist notwendig, alle zu bedruckenden Lötkugeln zu verschrotten, so ist die Lötballverwertungsrate relativ hoch.

In diesem Schritt, die Vorlage muss nicht gereinigt werden. IPA- oder Alkoholreiniger können nicht verwendet werden, um die Vorlage zu wischen, weil organische Reiniger die Haftung zwischen den beiden Schichten der Schablone zerstören. Bei Verstopfung, Sie können eine Luftpistole verwenden, um es zu reinigen.

Step 3: Inspection and rework

AOI (Automatic Optical Inspection) equipment is used for online inspection after ball planting. The main defects are usually fewer balls and misalignment (see Figure 9). Nach der Inspektion, Die Leiterplatte mit weniger Kugeln muss mit halbautomatischen Offline-Kugelfüllgeräten überarbeitet werden; bei Fehlausrichtungsfehlern, Reinigung der Leiterplatte und Nachdruck ist der einzige Weg.

Die halbautomatische Offline-Kugelfüllanlage ist speziell für die Neubepflanzung der wenigen Kugeln konzipiert. Die Platzierung der wenigen Kugeln erfordert die Verwendung eines genauen Bildvergrößerungssystems. Erstens, Verwenden Sie einen Operationsarm, um Pastenfluß auf die Kugeln fehlenden Pads aufzutragen, Ein weiterer Bedienarm füllt den Ball auf dem Pad auf. Wenn der Fluss auf dem Pad bereits ausreicht, Der Schritt der Anwendung des Flusses kann beim Schreiben des Programms weggelassen werden. Interstitielle Luftdruckregelung ist der Schlüssel zur vollständigen Flussbeschichtung und Kugelfüllung. Abbildung 10 zeigt den Aufbau der Kugelfüllvorrichtung.

Die Offline-Kugelfüllausrüstung ist sehr wichtig, und es sollte andere genau platzierte Lötkugeln auf der Leiterplatte nicht beeinflussen. Nach der Nacharbeit, Die Leiterplatte muss vor dem Reflow-Löten mit AOI-Geräten überprüft werden, um sicherzustellen, dass kein Defekt vorliegt.

Step 4: Reflow soldering

The Reflow-Lötverfahren of ball planting is the same as the ordinary smt reflow soldering process. Für bleifreie Produkte, Die allgemein verwendete Lotlegierung ist SAC105, die einen etwas höheren Schmelzpunkt hat als bleifreie Lotpaste, die für Leiterplatten(usually 2 to 3°C higher) to prevent defects from being caused again in the secondary reflow. Natürlich, Dies hängt auch von den Prozessvorschriften des Kunden ab. Fig. 11 ist ein Diagramm des Reflow-Lötens der Kugelpflanzung.

AOI-Inspektion ist nach Reflow-Löten erforderlich. In diesem Schritt, in Anbetracht, dass es sich bei dem Produkt tatsächlich um einen BGA-Typ handelt, bei fehlenden Kugeln oder Fehlausrichtung, die Platine wird verschrottet, weil jede Art der Reparatur zu einem Bauteilausfall im nächsten Montageprozess führen kann.

summary

This research on the ball planting process is to find the standard process of coating flux, planting ball, Nacharbeiten und Reflow-Löten aus der Perspektive der Produktion der Firma EMS. Kernpunkte der Forschung sind die Einstellung von Flussbeschichtungsparametern, Die Kugelplatzierungsschablone und die Nacharbeit fehlender Lötkugeln. Die Forschung ergab auch, dass es ein Problem der unzureichenden Nachweisbarkeit bei der Inspektion nach dem Pastenflussdruck gibt; deshalb, Es ist notwendig, mit dem Flussmittellieferanten zusammenzuarbeiten, um weitere Untersuchungen zu suchen, die für den Inspektionseffekt nach dem Druck vorteilhaft sind.

Das obige ist eine Einführung in die Anwendung der Ballpflanzungstechnologie in der SMT-Industrie.