喷射下填充—一种新的下填充技术

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:400

郭大琪

(中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡 214035)

1引言

下填充，就是在倒装焊接装片的芯片下面，或在焊球(或焊柱)组装安装器件的管壳下面填充粘接剂，用以把芯片与封装外壳基板、或封装外壳基板与组装的印制板粘接起来，从而使它们之间由于热膨胀失配产生的集中在芯片与封装外壳、或封装外壳基片与组装印制板间焊料连接点的热应力均匀地分散在整个芯片或封装外壳基板下面的填充料和焊料连接点中。于是，芯片与封装外壳基片间或封装外壳基片与组装的印制板间互连焊接点的热应力降低了，从而使互连焊接点的可靠性得到了提高。

下填充技术广泛用于摄象机、数码照相机、蜂窝电话等一类手持式移动电子产品的倒装片封装，倒装片组装(芯片直接粘附)、各类焊球阵列和csp的组装中。它的应用范围还在增加。并且，需要下填充电路的封装或组装形式和数量增加迅速。同时，工业上对下填充技术的要求也越来越高：速度要快、尺寸要小、可靠性要高等。为了满足这些要求，需要不断推出新的下填充技术。最近推出的喷射下填充分配技术就是一种新的下填充技术。它可以超出芯片或封装外壳边缘的下填充料尺寸减小到150μm以下，这是针状分配下填充方式实现不了的，而分配速度可增加几倍。

2喷射下填充的工艺过程

喷射下填充的工艺过程与以往的液体下填充工艺过程是完全相同的，它包括：预处理、上料操作、加热、对位、下填充材料分配、材料的流动、分配密封环或镶边(如果需要)。

2．1预处理

为了使下填充更好、更可靠，就一定要使它的衬底是无潮汽的。因此，在下填充之前，必须要对下填充零件进行充分的烘烤。基片上的潮气会在下填充料中引起空洞，甚至夹层。

2．2上料操作

分配式下填充的上料方式有两种：①对于封装下填充，是将零件放在auer或jedec标准托盘中，再把它们放在传送带上；②板极组装通常不使用传送带，而是采用与smt相同的传送方式传送。

2．3加热

在进行下填充时，需要对下填充的零件加热，以使芯片下面或封装外壳基片下面的填充料的毛细管作用加快。因为，液体的毛细管作用的分子力会随着温度的升高而增大。但在下填充时，应选择合适的温度。温度低，下填充料在填充零件下面的流动速度慢，加工的时间增长；温度高，下填充料在零件下面的流动速度加快，从而可提高生产效率。但温度也不能太高。如果太高，在零件下面的填充料的流动还未完成时就有可能已开始固化，结果会妨碍材料的流动。因此，下填充时，应选择最佳的填充温度。下填充的最佳温度与许多的因素有关，包括：芯片尺寸、焊接点的形状、焊接点的密度、填充间隙高度、衬底材料和下填充料。也许，下填充料是这些因素中最重要的因素。为了获得最佳的加热温度，以保证有高的生产效率，就需要进行试验。

2．3．1 下填充工艺的加热方式

在下填充工艺中，对零件的加热方式有多种：接触加热、对流加热、红外加热或几种加热方式结合起来使用。

(1)接触加热

在接触加热中，零件直接在加热台上加热，零件与加热器接触。这种加热方式简单、一致性好，并且常用。因此这种加热方式是最通用的。加热温度用温度控制仪控制。加热台与设定温度的温度差很容易测量和进行补偿。

(2)对流加热

应用热空气对流对下填充零件加热。下填充零件的实际温度可用温度测量仪测量，它的温度与设定温度的差通过改变热空气的温度来补偿。

对流加热

下填充零件与加热器不接触，这是和接触加热不同的地方，也是对流加热法的优点之一。但对流加热时，空气的流动会产生静电，在使用时要引起注意。

(3)红外(ir)加热

用红外线对下填充的零件加热。使用红外加热与对流空气加热一样，加热器与下填充零件不接触。在加热中，零件上的温度可用红外传感器反馈到温度控制仪，温度控制仪对零件的加热进行控制。为了得到零件的准确温度，可以将红外传感器固定在被加热的位置。另外，零件上的温度也可以用红外温度测量仪直接测量得到。根据测量结果对零件的加热温度进行控制。

2．3．2 提高加热速率的方法

工业化生产中，缩短生产线上单个产品的加工时间对于提高生产效率是很重要的。在下填充工艺中，提高加热速率对提高下填充的单位时间的产量是很重要的。因此，在生产中为了提高单位时间下填充产品的数量，需要提高对下填充零件加热的速率。然而，如果加热速率太大，可能会在非下填充零件中产生过大的热应力，这就限制了对零件的加热速率。为了避免出现这种情况，可采用如下一些方法：

(1) 使用预热台。

在将零件送到下填充分配台上以前，用预热台对零件进行预热，使零件的温度与下填充分配需要

郭大琪