0.5 mm间距CSP焊接工艺研究1 .pdf

0.5 mm 间距CSP 焊接工艺研究 摘 要：随着对各种电子产品，尤其是消费类电子产品的便携性 和多功能的追求，CSP 等新型封装器件(封装尺寸约为芯片本身尺寸 的 1.2 倍)便应用到这些产品的设计中去。CSP 器件的引脚间距有 0.8mm、0.75mm、0.65 mm、0.5 mm 等。为了便于以后产品设计和生 产的需要，就CSP 器件在PWB 设计和焊接两方面进行研究，侧重于 焊接方面。 关键词：芯片尺寸封装；印制布线板；焊盘；表面处理；焊接；温度曲线 1 测试板设计 考虑实际设计的情况：0.75mm 间距以下的球栅阵列器件，在进行 PWB 布线时要采用HDI 设计，即微旁路孔的设计，因此，测试板采 用盲、埋孔设计。 1.1 从 HDI 技术的发展考虑，采用目前正处于制造工艺研究中的 “2+C+2 ”结构，成熟的高密度互连积层多层板制造工艺采用“1+C+1” 结构。 1.2 焊盘表面处理：采用热风整平工艺(HASL)、化学沉金工艺(ENIG) 和有机焊料保护剂(OSP)三种工艺。 1.3 焊盘形状采用圆形，焊盘直径采用0.25 mm、0.28mm 、0.30mm、 0.33mm、0.35mm 五种。在每组焊盘对角处加设两个局部认识点。同 时在每组焊盘附近布置有多个测试点。 1.4 阻焊设计采用绿油涂覆。阻焊层开窗尺寸采用 0.1 mm 或 0.075mm 的设计或群焊盘阻焊设计。 1.5 哑片。试验采用0.5 mm 间距CSP ，哑片外形和具体尺寸如图1、 图2 所示(见下页) 。 2 焊接工艺流程 焊接工艺流程如图3 所示(见下页) 。 3 焊接工艺试验项目 3.1 焊盘表面处理效果对比 (1)外观检查 显微镜下观测发现采用HASL 处理的焊盘表面有凸起现象，将三 种表面处理的PWB 在QHS-2200 三维视频显微镜下观察，从三种不 同表面处理的焊盘图像看出：在正常光照射情况下，化学沉金和有机 焊锡保护剂表面处理的焊盘图形较为完整。这主要是由于这两种表面 处理的焊盘表面平整度比热风整平处理的焊盘要好，比较符合 CSP 器件焊接需要。 图3 焊接工艺流程 (2)焊接试验(印刷焊膏后的PWB 不贴元件直接再流焊接) 再流焊接后的X—Ray 图像如图4 所示。 从图像上可以看出，三种不同的表面处理方式均产生空洞，此处空洞 是以在X—Ray 下目测可见为判别标准。表1 为各种不同表面处理方 式下产生空洞的焊盘统计分析表。 表1 不同表面处理方式焊盘产生空洞的统计分析表 表面处理方式 HASL OSP ENIG 产生空洞的焊盘数量 856 500 200 试验焊盘总数量 5600 5600 5600 -6 产生空洞焊盘的概率x10 1530008920035700 从表1 得出，OSP 和ENIG 表面处理的焊盘产生空洞的概率较低， 尤以ENIG 表面处理的焊盘效果最佳。 结论：从外观检查和空洞产生的概率对比来看，CSP 器件的焊盘 表面处理优先采用化学沉金表面处理方式。 3.2 印刷焊膏试验 (1)模板设计 采用 0.12mm 厚度的不锈钢激光切割模板，模板开口内壁抛光处 理，模板开口形状采用圆形和方形两种，开口四周过渡圆角半径0.06 mm～0.09 mm，开口尺寸采取1：1 和0.9 ：1 两种方案，具体方案的 分析见表2 。 表2 CSP 器件开口试验方案分析表 圆形开口 开口侧面积与 方形开口尺寸 开口侧面积与 宽厚比 宽厚比 尺寸D／mm 开口面积比