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BGA封裝的焊球評測

發(fā)布時間:2010-06-21

中心議題:
  • 評價焊球質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)
  • 如何制作BGA焊球
解決方案:
  • BGA上使用的焊球直徑一致
  • 制作的焊球保持為圓形

BGA和CSP等陣列封裝在過去十年里CAGR已增長了近25%,預(yù)計還將繼續(xù)維持此增長率。同時,器件封裝更加功能化,具有更高的I/O數(shù)量,更細(xì)的節(jié)距。很明顯封裝取得成功的關(guān)鍵因素是用來把器件連接到載體的底板上焊球的完善程度。但是,令人驚訝地是,目前還沒有焊球質(zhì)量的全球標(biāo)準(zhǔn),封裝公司只能依靠焊球廠商自己的分析來評價質(zhì)量。

新型焊球生產(chǎn)法可提供一定質(zhì)量水平的焊球,其可重復(fù)性和可控性用傳統(tǒng)的制作方法是得不到的。評價焊球質(zhì)量主要有三個主要標(biāo)準(zhǔn):焊球的生產(chǎn)工藝、完成焊球的氧化程度和焊球的幾何形狀。所有這些條件都將影響B(tài)GA或CSP終端產(chǎn)品的良率、性能和可靠性。


傳統(tǒng)的焊球生產(chǎn)法包括切割細(xì)線或沖孔金屬層得到小金屬顆粒的機械工藝。顆粒落入熱油池中,熔化為小圓焊料滴。當(dāng)油冷卻時,焊料滴固化成球狀。此過程有其固有的局限性,因為每個機械操作都對顆粒增加了一定量的尺寸和一致性的偏差,產(chǎn)生不能接受的累積效應(yīng),導(dǎo)致粗糙的尺寸偏差。

影響焊球性能的另一個因素是眾所周知的缺陷效應(yīng)。簡單地說就是氧化作用。大家都知道焊球在操作、存儲和運輸過程中,由于彼此以及與容器壁的碰撞會變黑。氧化作用如果嚴(yán)重,同時由于流量不足或氧化層太厚在回流中得不到改善,就會對生產(chǎn)非常不利。這些都會在焊球和其相連的襯底焊盤間引起不充分的焊接。很明顯,減少氧化對工藝將是非常重要的。

最后但同樣重要的影響因素是焊球的幾何尺寸、直徑和圓度。大多數(shù)焊球供應(yīng)商采用x和y兩個方向測量其焊球的直徑。這不是最佳的,因為很容易錯過最大的和最小的焊球直徑。圓度也是一個需要考慮的因素,但只有極少的焊球供應(yīng)商考慮到。

性能最好的焊球應(yīng)該幾乎是圓的。球的幾何尺寸很重要。首先,如今焊球的淀積設(shè)備很精確,任何古怪形狀的焊球可能會引起設(shè)備發(fā)生障礙,從而大大影響產(chǎn)量。第二,如果在相同的BGA上使用了不同直徑的焊球并且差別很大,那就會引起共面問題。



如前所述,開發(fā)出了一種可消除幾乎所有問題的焊球制作方法,能制作出很圓的焊球,該焊球具有一致的、可重復(fù)的直徑和特別薄的氧化層。此工藝是Henkel的專利,采用了專利的機械噴射工藝和革新的分類法,具有更高的質(zhì)量控制、很低的雜質(zhì)(氧化作用)和優(yōu)秀的共面性。為了解決氧化作用這個共同問題,我們開發(fā)了Accurus的工藝以減少表面的氧氣量,從而最小化缺陷效應(yīng)并增加焊球板的壽命。

采用一些獨特的方法也能解決直徑和圓度問題。我們相信兩種測量焊球直徑的方法不夠簡單。對MulticoreAccurus焊球,至少需要測量10次,有時甚至更多。最終球的直徑是多次測量的平均值。另外,圓度值(R)由測量球的直徑得到的最大值和最小值之間平均確定的。通常,當(dāng)R值小于0.033時,可以認(rèn)為球圓度系數(shù)是良好的。
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