倒裝片修理完全手2

1、倒裝片修理完全手冊(cè)倒裝片修理完全手冊(cè)ByErickRussell從確認(rèn)返修系統(tǒng)的性能到開(kāi)發(fā)你自己可靠的取下再安裝工藝，本手冊(cè)覆蓋了倒裝片(flipchip)修理的基礎(chǔ)知識(shí)。隨著改進(jìn)裝配設(shè)備與減少產(chǎn)品尺寸，人們正在考慮將倒裝片元件用于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的更大領(lǐng)域。汽車(chē)、醫(yī)療和電信設(shè)備將以這些高級(jí)包裝的消耗為主。倒裝片(flipchip)元件是一種表面貼裝元件，其硅芯片模(silicondie)直接連接到PCB或基板。經(jīng)常叫做直接芯片安裝(DCAd

2、irectchipattach)，倒裝片在產(chǎn)品上實(shí)施時(shí)帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)。不僅板的公差需要更精密地定義和控制，而且制造設(shè)備必須更精確、更高的可重復(fù)性和經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的校準(zhǔn)。對(duì)這些元件的可制造性有幾種考慮，最經(jīng)常地，返修是最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)關(guān)卡。試驗(yàn)樣品試驗(yàn)樣品對(duì)于許多倒裝片應(yīng)用，錫球(solderbump)的尺寸通常在0.015“以下。小至0.004“的間距(pitch)已經(jīng)開(kāi)始在越來(lái)越多的先進(jìn)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)。雖然完整規(guī)模的生產(chǎn)技術(shù)正在開(kāi)發(fā)與證實(shí)，

3、但它們還沒(méi)有考慮用作主流產(chǎn)品。在本試驗(yàn)中，測(cè)試樣品是317IO、0.0053“(135m)錫球在0.010“間距上的倒裝片。該元件的整體尺寸是0.200“x0.200“?；迨?.032“厚的FR4，10個(gè)用于倒裝片安裝的成菊花鏈(daisychained)的底座。專(zhuān)門(mén)的矩陣托盤(pán)需要用來(lái)處理這些細(xì)小的元件和防止引腳(lead)被灰塵顆?；蚱つw油污染?；搴驮冀?jīng)過(guò)仔細(xì)的檢查。確認(rèn)返修系統(tǒng)的性能確認(rèn)返修系統(tǒng)的性能一個(gè)系統(tǒng)對(duì)中和貼裝元件的

4、能力可用一個(gè)系統(tǒng)性的方法來(lái)檢驗(yàn)。理解在嘗試一個(gè)困難的工作時(shí)一個(gè)系統(tǒng)能夠做什么是重要的。在任何的貼裝之前，必須進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)光學(xué)的完全校準(zhǔn)。在多數(shù)情況下，設(shè)備制造商進(jìn)行視覺(jué)校準(zhǔn)。如果可能有任何的變化，必須對(duì)貼裝偏移作一些補(bǔ)償。返修系統(tǒng)的系統(tǒng)性能可通過(guò)貼裝精度來(lái)分類(lèi)。使用一個(gè)玻璃十字線(xiàn)和與之配合的板，可以0.0002“的遞增測(cè)量貼裝。通過(guò)取樣品貼裝偏移的平均來(lái)計(jì)算精度。如果假設(shè)正態(tài)分布，那么可重復(fù)性決定于樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差。從30個(gè)取樣中，可以決定

5、一個(gè)返修機(jī)器的能力，表達(dá)為Cp、Cpk、35σ、65σ、或者適于一個(gè)對(duì)于性能可接受的統(tǒng)計(jì)規(guī)范的其它可重復(fù)性術(shù)語(yǔ)。在表一中的分布顯示從一個(gè)返修系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)。在這個(gè)例子中，貼裝能力被定義為平均偏移的絕對(duì)值與三倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)的和。表一、測(cè)量返修系統(tǒng)的貼裝能力測(cè)量單位：11000英寸日期：42599XY100.220.40.2300.240.20.2500.2600.270080.20.290.20.21000.21100.21200.4

6、130.20.4140.20.41500.2160.20.41700.21800.2190.40200.402100.2220.20.2保護(hù)臨近元件經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明返修過(guò)程中防止臨近元件加熱的重要性。將焊接點(diǎn)加熱到熔點(diǎn)以下溫度的效果可能實(shí)際上影響到焊接點(diǎn)的可靠性。元件內(nèi)的溫度梯度大于25C可能在過(guò)高溫度下發(fā)生損害。一個(gè)好的規(guī)則是，在返修期間任何時(shí)候沒(méi)有相鄰元件高于150C。另外一個(gè)熱電偶應(yīng)該用來(lái)檢測(cè)工藝開(kāi)發(fā)期間和生產(chǎn)返修中的臨近元件的溫度。

7、選擇密封住元件而不是從元件頂部加熱的噴嘴。雖然元件可以用高溫膠帶或金屬襯托來(lái)屏蔽，但這個(gè)方法可能費(fèi)時(shí)、不實(shí)際和使用者與使用者之間不一致。如果元件用氣體紊流來(lái)加熱，那么板的準(zhǔn)備變得困難。返修工藝返修工藝成功的返工與修理涉及元件的取下、底座的準(zhǔn)備、重新安裝元件和檢查焊接點(diǎn)結(jié)果。如果已經(jīng)適當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)出工藝，并且設(shè)備已經(jīng)校準(zhǔn)并達(dá)到要求，那么可靠的一步一步的程序是容易完成的。取下元件與任何元件一樣，取下倒裝片是簡(jiǎn)單的，要求很少的準(zhǔn)確性。一旦開(kāi)發(fā)出工

8、藝，通過(guò)預(yù)熱板、上助焊劑、和在錫球達(dá)到液體狀態(tài)之后幾秒鐘使用真空吸取元件。為了增加保持焊錫在底座上的一致性，應(yīng)該以盡可能小的力施加到元件上來(lái)取下。底座的準(zhǔn)備在元件取下后，必須檢查底座有無(wú)損壞。認(rèn)真地準(zhǔn)備底座包括去掉殘留焊錫。焊盤(pán)必須清潔，表面必須盡可能平，用于元件的重新安裝，這個(gè)最常見(jiàn)是使用吸錫帶(solderwick)和烙鐵來(lái)完成。工藝的這個(gè)部分是依靠操作員的，要求在元件貼裝之前一個(gè)檢查步驟。錫橋、損壞的阻焊層和翹起的焊盤(pán)都是不可接受

9、的。在多數(shù)情況下，對(duì)倒裝片重新應(yīng)用錫膏是不實(shí)際的。減少氧化物的焊錫助焊劑的使用對(duì)元件的重新貼裝是足夠的。盡量使用與裝配工藝中相同化學(xué)成分的銅帶(copperbraid)和助焊劑。這個(gè)方法將減少倒裝片周?chē)c下面的沉積殘留物的可能性。貼裝對(duì)中用于球柵陣列(BGA)的上下看的光學(xué)系統(tǒng)，更精確地用于倒裝片應(yīng)用?？墒?，要求用于這些細(xì)小元件的40倍放大倍數(shù)減少了視覺(jué)的范圍。如果芯片在周長(zhǎng)上較大，要求高放大倍數(shù)，那么可用一種縫隙鏡(splitmirr

10、)。將跡線(xiàn)和焊盤(pán)與錫球排列對(duì)齊可能是一項(xiàng)棘手的任務(wù)(圖二)。高放大倍數(shù)、千分尺可調(diào)節(jié)操作和自動(dòng)貼裝可使困難的步驟簡(jiǎn)單易學(xué)。還有，可調(diào)的頂部與底部照明可允許操作員補(bǔ)償各種光照條件。貼裝倒裝片應(yīng)該貼裝在一個(gè)薄層的助焊劑上。返修系統(tǒng)的吸取機(jī)構(gòu)應(yīng)該獨(dú)立于加熱系統(tǒng)，施加適當(dāng)?shù)牧α縼?lái)貼裝元件。使用全吸嘴的重量來(lái)貼裝元件可能使板變形或者損壞元件。貼裝的檢查可用X光檢查來(lái)完成。一旦工藝建立，已經(jīng)證實(shí)返修系統(tǒng)可以有效地和可重復(fù)地貼裝元件，貼裝檢查不要求了

11、。附著(attachment)在底座上加入助焊劑對(duì)焊接質(zhì)量是重要的。助焊劑可由操作員通過(guò)助焊劑刷子來(lái)施用，或者使用返修系統(tǒng)的自動(dòng)控制自動(dòng)地將元件浸入固定深度的井中。與取下過(guò)程一樣，通過(guò)流動(dòng)介質(zhì)的對(duì)流熱傳導(dǎo)，用熱空氣來(lái)加熱元件。專(zhuān)門(mén)針對(duì)元件尺寸的返修噴嘴必須考慮臨近元件的間距。熱空氣將直接對(duì)在元件表面，然后升起從板的表面拿開(kāi)。回流焊接后的對(duì)中和焊接質(zhì)量可通過(guò)X射線(xiàn)檢查和在線(xiàn)測(cè)試(incircuittest)來(lái)確認(rèn)。結(jié)論結(jié)論使用足夠的產(chǎn)品校