淺談PCB板用倒裝芯片的組裝和裝配工藝流程

發(fā)表時(shí)間：2020-10-04 09:46:00 人氣：5209

在討論P(yáng)CB板用倒裝芯片的組裝和裝配工藝流程之前，一定要了解什么器件被稱(chēng)為倒裝芯片？一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)器件具備以下特點(diǎn)：

1.基材是硅；

2.電氣面及焊凸在器件下表面；

3.球間距一般為4-14mil、球徑為2.5-8mil、外形尺寸為1-27mm；

4.組裝在基板上后需要做底部填充。

其實(shí)，倒裝芯片之所以被稱(chēng)為“倒裝”，是相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬線鍵合連接方式（Wire Bonding）與植球后的工藝而言的。傳統(tǒng)的通過(guò)金屬線鍵合與基板連接的芯片電氣面朝上，而倒裝芯片的電氣面朝下，相當(dāng)于將前者翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，故稱(chēng)其為“倒裝芯片”。在圓片（Wafer） 上芯片植完球后，需要將其翻轉(zhuǎn)，送入貼片機(jī)，便于貼裝，也由于這一翻轉(zhuǎn)過(guò)程，而被稱(chēng)為“倒裝芯片”。


一、PCB板用倒裝芯片的組裝工藝流程

在半導(dǎo)體后端組裝工廠中，現(xiàn)在有兩種模塊組裝方法。在兩次回流焊工藝中，先在單獨(dú)的SMT生產(chǎn)線上組裝SMT器件，該生產(chǎn)線由絲網(wǎng)印刷機(jī)、貼片機(jī)和第一個(gè)回流焊爐組成。然后再通過(guò)第二條生產(chǎn)線處理部分組裝的模塊，該生產(chǎn)線由PCB板用倒裝芯片貼片機(jī)和回流焊爐組成。底部填充工藝在專(zhuān)用底部填充生產(chǎn)線中完成，或與PCB板用倒裝芯片生產(chǎn)線結(jié)合完成。

二、PCB板用倒裝芯片的裝配工藝流程介紹

相對(duì)于其它的IC器件，如BGA、CSP等，PCB板用倒裝芯片裝配工藝有其特殊性，該工藝引入了助焊劑工藝和底部填充工藝。因?yàn)橹竸埩粑铮▽?duì)可靠性的影響）及橋連的危險(xiǎn)，將PCB板用倒裝芯片貼裝于錫膏上不是一種可采用的裝配方法。業(yè)內(nèi)推出了無(wú)需清潔的助焊劑，芯片浸蘸助焊劑工藝成為廣泛使用的助焊技術(shù)。目前主要的替代方法是使用免洗助焊劑，將器件浸蘸在助焊劑薄膜里讓器件焊球蘸取一定量的助焊劑，再將器件貼裝在基板上，然后回流焊接；或者將助焊劑預(yù)先施加在基板上，再貼裝器件與回流焊接。助焊劑在回流之前起到固定器件的作用，回流過(guò)程中起到潤(rùn)濕焊接表面增強(qiáng)可焊性的作用。

PCB板用倒裝芯片焊接完成后，需要在器件底部和基板之間填充一種膠（一般為環(huán)氧樹(shù)酯材料）。底部填充分為于“毛細(xì)流動(dòng)原理”的流動(dòng)性和非流動(dòng)性（No-follow）底部填充。



淺談PCB板用倒裝芯片的組裝和裝配工藝流程


倒裝芯片裝配工藝流程（助焊劑浸蘸與流動(dòng)性底部填充）


淺談PCB板用倒裝芯片的組裝和裝配工藝流程


倒裝芯片裝配工藝流程（非流動(dòng)性底部填充）



上述PCB板用倒裝芯片組裝工藝是針對(duì)C4器件（器件焊凸材料為SnPb、SnAg、SnCu或SnAgCu）而言。另外一種工藝是利用各向異性導(dǎo)電膠（ACF）來(lái)裝配PCB板用倒裝芯片。預(yù)先在基板上施加異性導(dǎo)電膠，貼片頭用較高壓力將器件貼裝在基板上，同時(shí)對(duì)器件加熱，使導(dǎo)電膠固化。該工藝要求貼片機(jī)具有非常高的精度，同時(shí)貼片頭具有大壓力及加熱功能。對(duì)于非C4器件（其焊凸材料為Au或其它）的裝配，趨向采用此工藝。這里，我們主要討論C4工藝，下表列出的是PCB板用倒裝芯片植球（Bumping）和在基板上連接的幾種方式。


淺談PCB板用倒裝芯片的組裝和裝配工藝流程

  

倒裝PCB板用倒裝芯片幾何尺寸可以用一個(gè)“小”字來(lái)形容：焊球直徑?。ㄐ〉?.05mm），焊球間距?。ㄐ〉?.1mm），外形尺寸?。?mm2）。要獲得滿(mǎn)意的裝配良率，給貼裝設(shè)備及其工藝帶來(lái)了挑戰(zhàn)，隨著焊球直徑的縮小，貼裝精度要求越來(lái)越高，目前12μm甚至10μm的精度越來(lái)越常見(jiàn)。貼片設(shè)備照像機(jī)圖形處理能力也十分關(guān)鍵，小的球徑小的球間距需要更高像素的像機(jī)來(lái)處理。

隨著時(shí)間推移，高性能芯片的尺寸不斷增大，焊凸（Solder Bump）數(shù)量不斷提高，基板變得越來(lái)越薄，為了提高產(chǎn)品可靠性底部填充成為必須。

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