05mm间距CSPBGA器件无铅焊接工艺技术研究.doc
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1、2012-07-13#2012-07-13#2#012-07-13#0.5 m m 间距 CSP/ BGA 器件无铅焊接工艺技术研究孙国清,李承虎(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230031)摘 要: 芯片级封装器件因其小尺寸 、低 阻 抗 、低噪声等优点广泛应用于电子信息系统中 。 从 器件 封 装 、印制板焊盘设计 、焊 膏 印 刷 、贴装以及回流焊接等方面探讨了 0.5 mm 间 距 CSP/BGA 器 件无铅焊接工艺技术 。关键词: 芯片级封装;无铅;印刷;贴装;回流焊接中图分类号: TG44文献标识码: B文章编号:1004-4507(2011)05-0025-04R
2、esearch of Lead-free Soldering about 0.5 mm PitchCSP/BGA ComponentsSUN Guoqing,LI Chenghu(The 38th Research Institute of CETC,Hefei 230031,China)Abstract: CSP components are widely applied to the electron information systems for their little size、low impedence and low yawp and so on。 The paper discu
3、sses the technology of lead-free soldering about 0.5mm pitch CSP/BGA components from components incapsulation、designing of bonding pads、solder paste printing、picking And placing and reflow soldering。Keywords: CSP(chip scale packaging);Lead-free;Printing;Pick And Place;Reflow Soldering印制板组件的高密度化、高可靠性
4、以及无铅化发展趋势,其对元器件封装尺寸、性能以及组装 工艺要求愈加苛刻。CSP/BGA 器件因其小尺寸、低阻抗、低噪声 等优点越来越广泛应用于电子信 息 系 统 产 品 中 。 但 同 时 ,CSP/BGA 器件在无铅组装工艺中 比较迫切。1 封装1.1 定义CSP:是 chip size package 的英文缩写,即芯片 级尺寸封装。它是指芯片的面积与封装体面积之有着较大的难度系数,开展其焊接工艺研究显得比大于 80%,通俗的说,芯片的边长比封装体的边2012-0收7稿-日1期3:2#01#1-0#4-1#3 #2012-07-13#2#012-07-13#Equipment for El
5、ectronic Products Manufacturing长小仅仅 1 mm 左右。CSP/BGA 就是具有芯片级尺寸封装的器件。(1)熔点。焊膏合金共晶温度不能太高,根据元器件耐受温度以及回流峰值温度,一般选择在210220 较为合适;(2)无毒。无铅焊膏材料符合 ROHS 规范,不 含有毒物质;(3)可靠性。焊接后,焊点要有足够的机械强度和良好的导电率;(4)成本。焊膏成本要低,应用广泛。我们优选熔点在 217 左右的锡银铜系 焊膏。1.2 结构CSP/BGA 器件应用较多的主要有两种结构 形式,即引线键合和倒装键合(见图 1)。引线键合式倒装键合式3.2 设计网板3.2.1 网 板
6、加 工 制 作CSP/BGA 器件网板开孔尺寸很小,要保证焊 膏有效地从网板孔内释放,网板制作方法选择至关重要。现阶段网板加工制作方法主要有:化学腐蚀 法、激光切割法以及电铸法。结合使用丝网印刷机 特点以及加工成本考虑,我们优选激光切割外加 孔壁抛光制作工艺方法。3.2.2 网板厚度及开孔形状 、尺 寸 设 计网板厚度、开孔设计直接影响焊膏释放率。相 比有铅焊膏,对于无铅焊膏释放率下降幅度可达10%15%。IPC7525 标准要求,焊膏印刷时,网板开口尺 寸满足如下要求:孔径比即 W/T 1.5;开口面积 / 开口四周孔壁面积比0.66,对于 圆形孔,面积比公式为 D/4T;对于矩形孔,面积比
7、公式为 LW/2(L + W )T 式中:L 为开口长度;W 为开口宽度;T 为网 板厚度;D 为圆形开口直径。根据以上要求,初步设计几种网板开口尺寸(见表 1)。最终选择 0.1 mm 厚度的 A4、A5、A6 三种代 号网板展开印刷试验。图 1引线键合和倒装键合 焊盘设计20.5 mm 间距 CSP/BGA 器件,其焊球直径为0.3 mm。(1)应为每个焊球采用单独焊盘,焊盘尺寸直 径设计为 0.3 mm;间距与焊球一致,为 0.5 mm; 焊盘上不可设置过孔。(2)布线时,焊盘可直接走线或通过过孔走线, 过孔应位于周边 4 个焊盘的中间位置。CSP/BGA 封 装体之下的所有过孔均用阻焊
8、膜覆盖。(3)应用 NSMD(阻焊层围绕铜箔焊盘幷留有 间隙)的阻焊方式。3 焊膏印刷工艺要保证焊膏至少 75%的释放率,焊膏的选择、网板设计、印刷工艺参数设置等异常关键。3.1 选择焊膏应选择适合细间距器件印刷的无铅焊膏,颗 粒直径在 2045 m 之间。对无铅焊膏的选择应从以下几个方面进行参考:3.3 印刷工艺参数设置影响焊膏印刷质量的参数主要有:刮刀角度、刮刀类型、印刷速度、印刷压力、脱模速度、脱模距2260(1总2第-19067期-)1Ma3y#2#01#1 #2012-07-13#2#0#1#2#-#0#7-13#Equipment for Electronic Products M
9、anufacturing展开印刷试验见表 2。表 1网 板 开 口 形 状 、 尺 寸表 2 印 刷 试 验足要求/mm状、尺寸足要求焊膏;但脱模效果差焊膏,脱模效果好0.66,满足要求3.5 印刷工艺选择0.5 mm 间距 CSP/BGA 器件使用丝网印刷机 进行无铅焊膏印刷时,应采取如下措施:(1) 选择熔点在 217 左右的锡银铜系焊膏。焊膏颗粒直径在 2045 m 之间。(2) 网板设计。网板钢片采用 0.1 mm 厚度, 开孔应设计成边长 0.28 mm 方形口,为保证焊膏平滑漏印,开口四周拐角应进行 0.06 mm 的倒圆角且开口孔壁进行抛光工艺处理。(3) 丝网印刷机设置。 刮刀
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- 05 mm 间距 CSPBGA 器件 焊接 工艺 技术研究
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