PDF《深圳  中国》

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01 10 0年年7 7月月8 8日日研研究 究简 简介 介5? 本 本篇 篇文 文章 章参 参考 考IPC-7525标 标准 准中 中推 推荐 荐的 的阶 阶梯 梯钢 钢网 网设 设计 计指 指导 导进 进行行试 试验 验设 设计 计, ,针 针对 对

0201、 、

0402、 、0.

4mm pitch CSP和和SOP等等小小锡 锡量 量器 器件 件, ,研 研究 究不 不同 同大 大小 小的 的禁 禁布 布区 区对 对其 其印 印锡 锡质 质量 量的 的影 影响 响;

;

大 大锡 锡量 量器 器件 件则 则选 选择 择具 具有 有代 代表 表性 性的 的CCGA. .试 试验 验以 以因 因子 子矩 矩阵 阵的 的形形式 式进 进行 行设 设计 计, ,其 其它 它对 对禁 禁布 布区 区可 可能 能产 产生 生影 影响 响的 的变 变量 量还 还包 包括 括钢 钢网网类 类型 型、 、阶 阶梯 梯厚 厚度 度、 、锡 锡膏 膏型 型号 号等 等;

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5? 试 试验 验分 分为 为两 两部 部分 分进 进行 行: :印 印刷 刷质 质量 量分 分析 析和 和组 组装 装验 验证 证. . 试 试验 验设 设计 计?试试验 验板 板信 信息 息外外形 形尺 尺寸 寸360.0mm*340.0mm*2.5mm 层 层数 数 4层 表 表面 面处 处理 理OSP 板 板材 材FR-4 ? 试 试验 验板 板布 布局 局设 设计 计器器件 件类 类型 型禁禁布 布距 距离 离/mil 禁 禁布 布区区水 水平平数 数相相对 对于 于阶 阶梯梯的 的布 布局 局方方向 向0201 24,32,40, 43,48,51, 56,59,67,

75 10 四周外侧

0402 24,32,40, 48,56,64, 72,80,88

9 四周外侧 0.4mm pitch SOP 24,32,40, 48,56,252, 260,268, 276,284

10 四周外侧 0.4mm pitch CSP 最小值24,最 大值184,步 距为8

21 四周外侧 1.27mm pitch CCGA / / 四周内侧 试 试验 验设 设计 计试试验 验设 设计 计组组合 合锡锡膏 膏类 类型 型锡锡膏 膏颗 颗粒 粒尺 尺寸 寸钢钢网 网制 制作 作方 方式 式阶阶梯 梯类 类型 型阶阶梯 梯厚 厚度 度/mm

1 无铅 4号 激光切割 下阶梯 0.03

2 有铅 3号 激光切割 下阶梯 0.03

3 有铅 4号 镍电铸 上阶梯 0.06

4 无铅 3号 镍电铸 上阶梯 0.06

5 无铅 4号 激光切割 上阶梯 0.06

6 有铅 3号 激光切割 上阶梯 0.06

7 有铅 4号 镍电铸 下阶梯 0.03

8 无铅 3号 镍电铸 下阶梯 0.03

9 无铅 3号 激光切割 上阶梯 0.03

10 有铅 4号 激光切割 上阶梯 0.03

11 有铅 3号 镍电铸 下阶梯 0.06

12 无铅 4号 镍电铸 下阶梯 0.06

13 无铅 3号 激光切割 下阶梯 0.06

14 有铅 4号 激光切割 下阶梯 0.06

15 无铅 4号 镍电铸 上阶梯 0.03

16 有铅 3号 镍电铸 上阶梯 0.03 试 试验 验过 过程 程5? OSP厚 厚度 度测 测量 量5? 项目利用FIB对OSP厚度进行测量;

5? 焊盘之间OSP厚度差异小于0.5微米,对印刷结果不会造成影响;

5? 二次回流之后OSP仍然满足焊接要求. 试 试验 验过 过程 程5? GR&

R Average Repeatability BGA Location Height Volume U21 3.23% 1.80% U22 2.21% 1.76% U23 2.03% 1.41% U24 2.33% 1.37% U25 1.74% 1.19% U26 2.07% 1.33% Overall average 2.27% 1.48% 重复度(repeatability)=6*σ/(0.8*平均 值) 其中:σ=样本的标准差 平均值=样本的平均值 0.8代表了+/- 40%的工艺窗口 要求重复度控制在10%以下 测 测试 试结 结果 果显 显示 示试 试验 验用 用3D SPI的 的重 重复 复度 度满 满足 足要要求 求. . 5? 试 试验 验步 步骤 骤?? 第一阶段的印刷试验中每种组合印刷了3pcs试验板,总计48pcs;

?? 第二阶段组装试验重点验证挑选的7个组合,总计21pcs试验板;

?? 每个焊盘都使用3D SPI进行检验,记录了锡膏体积、锡膏转移率以及连 锡缺陷等重要信息以便后续分析. 数 数据 据分 分析 析Stencil Step ORT2 Side1 ORT1 Side1 ORT1 Side2 ORT2 Side2 ? ORT――Orientation即器 件相对于钢网阶梯的方向, 规定ORT1为钢网阶梯的 左右两侧,而ORT2为钢 网阶梯的上下两侧;

? Side――与ORT结合在一起 可以具体表示钢网阶梯的每 一边,例如ORT1 Side1表示 钢网阶梯的左侧. 数 数据 据分 分析 析5? 针对

0201、

0402、0.4mm pitch CSP和SOP在不同的试验组合下 的锡膏转移率及其一致性进行了 DOE分析,希望找出关键因子 .这里仅以0402器件为例. 5? 0402锡膏转移率: C? 左侧和右侧之间(即ORT1)、 上侧和下侧之间(ORT2)的锡 膏转移率几乎一致,可以将Sid e合并分析;

C? ORT1和ORT2之间的锡膏转移 率却存在显著差异,说明ORT 必须单独分析. 5? 0402锡膏转移率一致性: C? 一般都在10%以下,差异较小. 数 数据 据分 分析 析5? 对于锡膏转移率而言,ORT1 最显著的因子是阶梯类型和 阶梯厚度;

5? 对于ORT2则是阶梯类型和锡 膏类型与锡膏颗粒尺寸之间 的交互作用;

5? 综上,阶梯类型是显著因子. 数 数据 据分 分析 析5? 0402锡膏转移率与禁布区的 关系: C? 禁布区不是显著因子,即 随着禁布区增加,0402锡 膏转移率没有明显的差异 或趋势. 5? 试验组合13和14的转移率趋 势与其他组合差异较大,且 转移率明显高于其他组合. 5? 采 采用 用线 线图 图分 分析 析四 四类 类微 微型 型/密 密间 间距 距器 器件 件的 的锡 锡膏 膏转 转移 移率 率及 及其 其一 一致 致性 性与与禁 禁布 布区 区之 之间 间的 的关 关系 系. .这 这里 里也 也仅 仅以 以0402器 器件 件为 为例 例进 进行 行说 说明 明. . 数 数据 据分 分析 析5? 0402锡膏转移率一致性与禁布 区的关系: C? 禁布区不是显著因子,即随着 禁布区增加,0402锡膏转移率 一致性没有明显的差异或趋势. 5? 转移率一致性差异较小,而试 验组合10一致性较差;

5? 在阶梯钢网的左侧,禁布区为 56mil处,所有的试验组合的转 移率一致性均出现较大幅度的 跳动,经过项目团队分析为钢 网制作差异导致印刷脱模散布 较大. 数 数据 据分 分析 析器器件 件类 类型 型锡锡膏 膏转 转移 移率 率锡锡膏 膏转 转移 移率 率一 一致 致性 性0201 ?? 同一试验组合下,锡膏转移率没 有明显的趋势;

?? 不同的试验组合之间,转移率差 异较大 ?? 同一试验组合下,锡膏转移率一 致性也没有明显的趋势;

?? 不同的试验组合之间,转移率一 致性及其趋势差异均较大 0.4mm pitch SOP ?? 同一组合下,随着禁布区增加, SOP锡膏转移率明显下降;

?? 不同的试验组合之间,转移率及 其趋势也存在明显差异 ?? 同一试验组合下,禁布区不是显 著因子;

?? 不同的试验组合之间,转移率一 致性差异较小 0.4mm pitch CSP ?? 同一试验组合下,随着禁布区增 加,某些组合的CSP锡膏转移率 波动较大;

?? 不同的试验组合之间,转移率趋 势较一致,即禁布区越大转移率 越稳定,但是不同试验组合之间 的转移率绝对值相差较大 ?? 同一试验组合下,禁布区不是显 著因子;

?? 不同的试验组合之间,转移率一 致性差异较大 数 数据 据分 分析 析5? 第 第二 二阶 阶段 段7个 个组 组合 合的 的选 选择 择5? BBL,BTE,TBL和TTE 分别表示Bottom side Bridge Length,Bottom side Transfer Efficiency, Top side Bridge Length和Top side Transfer Efficiency;

5? P, F和M 分别表示 Pass,Failure和Marginal C属于pass,但是处于SPEC的边缘. 数 数据 据分 分析 析-SOP 5? 为确定7个组合在不 同制程下的稳定性, 又追加了一次印刷试 验和最后的组装验证;

5? 以0.4mm pitch SOP器 件为例,对三次的印 刷数据进行对比,发 现转移率和锡膏厚度 的平均值趋势都非常 相似,数值也都在规 格限内,标准差散布 也较小,满足要求;

5? 0402器件的情形与SO ........