环球仪器针对先进封装的低压力贴装解决方案

2015年2月6日 – 传统低压力贴装方法获得了广泛应用。然而由于焊点I/O数和整体封装尺寸逐渐变小,一些本来就存在的局限性变得越来越明显,为此必须采取其他更稳妥的方法进行低压力贴装。传统方法只考虑到元件贴装过程中的常规负荷问题,而未能考虑到初始峰值冲击力。影响峰值冲击力的最主要因素是贴装轴与吸嘴组件的综合重量,为此必须研究如何减少总体运动质量。环球仪器将此设计理念称为LMR(减重改版/Low Mass Redesign);用LMR贴装轴取代现有贴装轴除了能减少重量外,还有下面一些优点:

  • 与原来20g~90g以及150g~2500g相比,新设计的力度范围是30g~2500g
  • 不再需要使用大体积的低压力吸嘴,从而节省成本
  • 可使用冲击传感器,并将传感器的触发力调整到30g左右,微小的基板高度偏差不会对实际贴装力造成影响
  • 同轴度极高。贴装轴在旋转过程中几乎不会发生径向跳动,在元件拾取和贴装过程中可达到更高的精确度
  • 初始峰值冲击力减少约70%(与贴装轴减速相结合)

吸嘴会滑动到传动轴和一侧的凹槽,以对齐轴环的销。LMR贴装轴利用冲击传感器来进行压力检测,并不需要低压力吸嘴上的弹簧组件,因此吸嘴成本可降低。

贴装速度

LMR贴装轴针对动量变化而设计,通过减小贴装工具的速度,峰值冲击力可以进一步下降。过去有一种减小冲击力峰值的方案,即减小贴装轴的贴装速度,然而这样做却要付出代价:冲击峰值确实得以减小,但延长了生产周期。

贴装轴的贴装速度是指其在PCB板上给定距离内的速度与加速度。在贴装元件过程中,贴装轴一般在Z向行程内以最大速度和加速度运动,当达到电路板高度设定的距离时,贴片机控制软件会将贴装轴以受控减速方式过渡到变速模式,冲击力因此得以减小。从制造角度看,即使机器的产量出现细微改变,也会对整个生产线的性能造成很大的影响。

因此变速必须进行调整,以便在维持整体机器产量同时最大限度地减小峰值冲击力。为此须对变速参数进行优化,使贴装轴以最大速度通过一大段Z向行程以后再减速。变速加上有效的冲击检测,即能实现可控和可重复的低压力贴装,并且能减少焊点损坏,提高产品良率。

总结

DCA(芯片直接贴装)的目的是通过施加充分的力,一方面使芯片所有焊点被“平压”到近乎相同的高度,另一方面保证获得最大的焊点高度,以避免在芯片表面浸蘸助焊剂。从我们实验数据来看,在合力300g或每个焊点37.5g(8个焊点)的情况下,焊点高度接近95μm;当合力接近1250g或每个焊点156g(8个焊点)时,就会进入焊点高度低于最大助焊剂薄膜厚度的危险区。在156g时,焊点高度减小到55μm左右,大致是初始焊接凸点高度的一半,或刚好高于最大助焊剂薄膜厚度50.4μm。与原来的标准贴装轴相比,LMR贴装轴的冲击力大约是其三分之一(170g/600g),而且提供最小30g的可编程贴装力(标准贴装轴为150g)。因此,与标准贴装轴相比,LMR贴装轴对于贴装体积小、焊点数量少的倒装芯片更为可取。

如需了解更多环球仪器在半导体封装领域所提供的解决方案,请访问http://cn.uic.com/解决方案/先进封装/ 或联系 Adi Merschon (+1-408-205-6555/ Adi.Merschon@uic.com)。

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