系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)組裝技術(shù)與錫膏特性(續(xù))

Sze Pei Lim，Kenneth Thum，Andy Mackie，David Hu

(1.銦泰公司，美國(guó)紐約州克林頓13323；2.銦泰公司，江蘇 蘇州215126)

4 結(jié)果和討論

4.1 焊盤(pán)間的橋接

結(jié)果比較表明，使用不同的治具配置有明顯的區(qū)別。使用平臺(tái)治具作為板支撐的激光切割鋼網(wǎng)在80μm間隙的情況下未發(fā)現(xiàn)橋接。使用真空支撐時(shí)，激光切割鋼網(wǎng)在50μm間隙的情況下也未發(fā)現(xiàn)橋接。這說(shuō)明使用真空支撐在印刷時(shí)的鋼網(wǎng)和電路板間間隙更小，支撐性能更好。圖5顯示了其在125μm×150μm焊盤(pán)(1∶1)和50μm焊盤(pán)間隙條件下的印刷效果。

圖5 125μm×150μm微米焊盤(pán)和50μm間隙印刷效果

然而，在使用電鑄鋼網(wǎng)時(shí)，左側(cè)陣列印刷遇到了橋接問(wèn)題。橋接的數(shù)量從第一列(50μm間隙)到第五列(150μm間隙)不斷增加。電鑄鋼網(wǎng)轉(zhuǎn)印效率的提升最有可能是這個(gè)印刷表現(xiàn)明顯不同的原因?？s小開(kāi)孔的右側(cè)陣列沒(méi)有任何的橋接。因此，只能收集和分析右側(cè)陣列的印刷數(shù)據(jù)。

4.2 不同錫膏的比較

在右側(cè)陣列，50 0比厚的鋼網(wǎng)開(kāi)孔寬厚比值只有0.40到0.45。然而，在這些焊盤(pán)上仍然可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性印刷。圖6、圖7和圖8分別顯示了不同錫膏在不同寬厚比下的錫膏量比較。錫膏C在3種錫膏中排名第一；錫膏A排名第二；錫膏B第三。錫膏B的分布比錫膏A和錫膏C要集中；然而，對(duì)比其它兩種錫膏，它有更多的少錫問(wèn)題。流變性在超細(xì)鋼網(wǎng)開(kāi)孔印刷中發(fā)揮了重要作用，而且水溶型和免洗型助焊劑均可以達(dá)到良好的印刷效果。

圖6 不同錫膏在125μm×75μm焊盤(pán)（0.45面積比）上的印刷表現(xiàn)

圖7 不同錫膏在120μm×65μm焊盤(pán)（0.42面積比）上的印刷表現(xiàn)

圖8 不同錫膏在120μm×60μm焊盤(pán)（0.40面積比）上的印刷表現(xiàn)

35μm厚度鋼網(wǎng)提供了更高的寬厚比，因此更薄的鋼網(wǎng)的印刷性能被認(rèn)為比50μm印厚度鋼網(wǎng)更好。寬厚比從0.40～0.45提升到了0.57～0.64。錫膏樣品C得到了很明顯地提升，如圖9所示。

圖9 錫膏C的錫膏量與不同鋼網(wǎng)開(kāi)口比的箱體圖（50μm厚度和35μm厚度）

4.3 T6-SG和T7-SG的比較

圖10顯示了半導(dǎo)體級(jí)6號(hào)粉和7號(hào)粉錫膏的印刷結(jié)果。從圖10可以看出，7號(hào)粉錫膏印刷結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差更小，因此它的變化量更小。但是在其上面也發(fā)現(xiàn)了更多的橋接。

圖10 使用C錫膏配合T6-SG和T7-SG錫粉在不同尺寸焊盤(pán)上的印刷表現(xiàn)

4.4 制程能力研究

Cp、Cpk和Ppk使用Minitab軟件來(lái)計(jì)算。對(duì)比錫膏表現(xiàn)使用的參考規(guī)格界限為40%到150%。表7表明真空支撐或者平臺(tái)支撐都是可用的配置；并且，真空支撐的連續(xù)性更好，其Cpk和Ppk值更高。

表7 不同板支撐系統(tǒng)的制程能力分析

表8顯示了所有錫膏在不同的焊盤(pán)尺寸和鋼網(wǎng)厚度條件下的制程能力。焊盤(pán)尺寸和鋼網(wǎng)厚度的組合由它們的寬厚比來(lái)表示。

表8 不同錫膏和開(kāi)口比的C pk、P pk和C p值

5 回流試驗(yàn)

回流試驗(yàn)測(cè)試了其中一種在大規(guī)模SiP應(yīng)用中使用的水洗型錫膏來(lái)研究空氣回流不同曲線下的空洞表現(xiàn)。

5.1 測(cè)試板

使用Practical Components公司的測(cè)試板如圖11所示。焊盤(pán)和鋼網(wǎng)開(kāi)孔都是180μm圓形。使用的鋼網(wǎng)厚度為75μm。

圖11 回流實(shí)驗(yàn)的測(cè)試板

5.2 溫度曲線

實(shí)驗(yàn)測(cè)試了如表9所示的4種不同曲線。實(shí)際的曲線如圖12到15所示。

表9 實(shí)驗(yàn)使用的不同回流曲線

圖12 曲線1--237℃峰值的長(zhǎng)回流曲線

圖13 曲線2——237℃峰值的短回流曲線

6 結(jié)果和討論

測(cè)試結(jié)果如表10和圖16所示。針對(duì)該水洗型錫膏，空洞表現(xiàn)受不同回流曲線影響。帶保溫區(qū)的長(zhǎng)回流曲線顯示出更好的平均空洞百分比和最大單一空洞百分比。使用較低的237℃峰值溫度，也能夠得到較低的空洞百分比?？斩幢憩F(xiàn)和回流曲線的關(guān)系應(yīng)該對(duì)每一種錫膏的特征進(jìn)行充分地考慮，因?yàn)椴煌腻a膏可能會(huì)在不同的溫度曲線下工作得更好。

圖14 曲線3——245℃峰值的長(zhǎng)回流曲線

圖15 曲線4——245℃峰值的短回流曲線

圖16 針對(duì)不同曲線空洞表現(xiàn)的箱體圖和主效應(yīng)圖

表10 不同曲線的空洞百分比結(jié)果

7 結(jié)束語(yǔ)

為了在SiP應(yīng)用中得到一致的優(yōu)異細(xì)間距印刷性能，錫膏的特性如錫粉尺寸、助焊劑系統(tǒng)、流變性、坍塌特性和鋼網(wǎng)壽命都很重要，都需要予以仔細(xì)考慮，還需要評(píng)估和選擇具有合適的流變性并配合正確尺寸的錫粉和助焊劑的錫膏。合適的鋼網(wǎng)技術(shù)、設(shè)計(jì)和厚度，配合印刷時(shí)使用好的板支撐系統(tǒng)對(duì)獲得一致且優(yōu)異的錫膏轉(zhuǎn)印效率也是很關(guān)鍵的?；亓髑€需要針對(duì)不同錫膏的特性進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到空洞最小化。

8 感 謝

特別感謝銦泰公司蘇州模擬實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)（瞿艷紅、陳芬博士和饒樂(lè)）。幫助支持了在其實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的錫膏印刷測(cè)試。