球柵陣列封裝無(wú)鉛植球工藝研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為人類(lèi)在21世紀(jì)所面臨的最重要挑戰(zhàn)之一。半導(dǎo)體行業(yè)也在積極參與保護(hù)環(huán)境,被稱(chēng)為“綠色”的無(wú)鉛化電子產(chǎn)品正在成為業(yè)界的重要追求。上個(gè)世紀(jì)九十年代美國(guó)就明確提高了綠色半導(dǎo)體封裝標(biāo)準(zhǔn)并已經(jīng)被提議以立法手段推進(jìn)這種綠色封裝標(biāo)準(zhǔn)。由此“綠色”電子正式成為了業(yè)界普遍追求的目標(biāo)。
　　 為此,本公司需要建立球柵陣列封裝類(lèi)型產(chǎn)品的無(wú)鉛封裝能力。而球柵陣列封裝產(chǎn)品在本公司是生產(chǎn)量最大的產(chǎn)品,占據(jù)了公司業(yè)務(wù)比例的70％

2、,因此無(wú)鉛封裝對(duì)于研發(fā)和工藝部門(mén)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
　　 通常含鉛的焊錫球成份為Pb63/Sn37,而無(wú)鉛焊錫球常用的錫球成份為Sn95.5 Ag4.0 Cu0.5、Sn96.2Ag2.5Cu0.8Sb0.5等。根據(jù)無(wú)鉛及有鉛焊錫球的成份特點(diǎn),無(wú)鉛焊錫球的熔點(diǎn)(217℃～218℃)要顯著高于有鉛焊錫球的熔點(diǎn)(183℃),使得植球過(guò)程對(duì)工藝參數(shù)、助焊劑等原材料方面提出了更高的要求。焊錫球是把經(jīng)過(guò)封裝后的IC芯片聯(lián)接在印刷電路板上的主

3、要載體。焊錫球矩陣排布與印刷電路板上的焊錫墊在設(shè)計(jì)及生產(chǎn)制造上要實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的對(duì)應(yīng),包括尺寸、間距及焊錫球的平整度等方面。
　　 在本公司建立球柵陣列封裝無(wú)鉛產(chǎn)品工藝的初期,制定了相關(guān)的工藝流程、工藝參數(shù)和相關(guān)的原材料型號(hào)。但在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)外觀良品率不到80％。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要的缺陷類(lèi)型是在植球工序中出現(xiàn)焊錫球間距超標(biāo),進(jìn)而球間距超標(biāo)導(dǎo)致半導(dǎo)體器件與印刷電路板的焊接失效。
　　 無(wú)鉛封裝工藝流程、原材料特性及工藝參數(shù)等多

4、方面都有可能會(huì)影響到焊錫球的間距超標(biāo)。本文重點(diǎn)就可能影響焊錫球品質(zhì)的因素進(jìn)行分析,進(jìn)而通過(guò)六西格瑪方法進(jìn)行篩選、統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證找出影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),影響焊錫球間距異常的主要因素包括焊錫球成份的選型、工藝參數(shù)的設(shè)置及主要原材料的使用。通過(guò)對(duì)以上影響因素的分析、驗(yàn)證,并特別運(yùn)用了統(tǒng)計(jì)學(xué)上的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了科學(xué)的分組試驗(yàn),找出了能夠適應(yīng)無(wú)鉛植球工藝的最佳原材料、工藝參數(shù)的組合,并進(jìn)行了可靠性、產(chǎn)品質(zhì)量等多方面驗(yàn)證。產(chǎn)品質(zhì)量合格率