BGA及類似器件的底部填充和點(diǎn)膠封裝工藝教學(xué)內(nèi)容

1、作者：楊根林東莞市安達(dá)自動(dòng)化設(shè)備有限公司BG娘類似器件的底部填充和點(diǎn)膠封裝工藝摘要當(dāng)前，高可靠性要求的航空航天航海、動(dòng)車、汽車、室外LED照明、太陽能及軍工企業(yè)的電子產(chǎn)品，電路板上的焊球陣列器件(BGA/CSP/WLP/P。PS特殊器件，者B面臨著微小型化的趨勢(shì)(見圖1),而板厚1.0mm以下的薄PCB或柔性高密度組裝基板，器件與基板間的焊接點(diǎn)在機(jī)械和熱應(yīng)力下作用下變得很脆弱，為提高PCB破產(chǎn)品的可靠性，于是底部填充和點(diǎn)膠封裝技術(shù)應(yīng)用變得日益普遍，見圖2。底部填充和點(diǎn)膠封裝工藝有多種，本文所指為毛細(xì)效應(yīng)底部填充(CapillaryUnder-fill),把填充膠分配涂敷到組裝好的器件邊緣，利用

2、液體的“毛細(xì)效應(yīng)”使膠水滲透填充滿芯片底部，而后加熱使填充膠與芯片基材、焊點(diǎn)和PCBS板三者為一體。通過底部填充和點(diǎn)膠封裝工藝，不僅可減少BGAR類似器件因熱膨脹系數(shù)(CTE)失配可能引發(fā)的焊點(diǎn)失效，還能為產(chǎn)品的跌落、扭曲、振動(dòng)、濕氣等提供很好的保護(hù)。在相關(guān)絕緣膠的作用下，器件在遭受應(yīng)力后將被分散釋放，從而增加焊點(diǎn)的抗疲勞能力、機(jī)械連接強(qiáng)度，達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性的目的。NecessityofUnder-fillPackage加tegmt沁口Trend35mnre«iipfwh圖1焊球陣列器件封裝小型化趨勢(shì)圖2底部填充需求的常規(guī)定義為讓BGA及類似器件有效填充和點(diǎn)膠封裝，作業(yè)前須選擇性能

3、較好的膠水、恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)膠路徑和點(diǎn)膠針頭(Needle)或噴嘴(Nozzle),并正確地設(shè)置點(diǎn)膠參數(shù)以控制穩(wěn)定相宜的膠水流量。點(diǎn)膠后，須作首件檢驗(yàn)確認(rèn)點(diǎn)膠和填充效果，烘烤條件需符合膠水特性及產(chǎn)品特點(diǎn)，以確保膠水完全固化。固化后，須做外觀檢查和測(cè)試，確保填充效果有效可靠。點(diǎn)膠和填充時(shí)須避免汽泡，固化后需避免產(chǎn)生空洞，形成滿意的邊緣角或達(dá)到特定的填充效果，降低現(xiàn)場(chǎng)失效提高產(chǎn)品長(zhǎng)期可靠性。在選擇膠水時(shí)，須選用可返修的，并注意返修方法。關(guān)鍵詞焊球陣列器件(BGA/CSP/WLP/P。P可靠性(Reliability),自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)(AutomaticDispenser),底部填充(Under-fill),環(huán)

4、氧樹脂(Epoxyresin),高密度互連(HDI),點(diǎn)膠/噴膠，汽泡/空洞，聲波微成像技術(shù)，可返修性(Rework-able)BGA及類似器件的點(diǎn)膠工藝及底部填充的作用電子產(chǎn)品的點(diǎn)膠工藝多種多樣，比如攝像鏡頭的密封固定(LensLocking),光學(xué)鍍膜防反射和紅外線濾光片粘接(AR/IRFilterAttach)，玻璃防護(hù)蓋(GlassLid)密封固定，鏡頭框架(LensHolder)與基座或PCBS板粘接，影像芯片COBM晶邦定(DieAttach),以及CCD/CMOS面封裝器件或其它組件的底部填充，見圖3。相機(jī)模塊的核心器件CCD(ChargeCoupledDevice)或CMOS(

5、ComplementaryMetalOxideSemiconductor)和其它有源器件，它們主要采用CSPWLP或FC超小型封裝方式。圖3相機(jī)模組主要的膠粘工藝圖4底部填充和非底部填充的跌落試驗(yàn)效果PCES板復(fù)雜多樣,比如厚度1.0mm以下的PCBRigid-FlexPC、FPGCeramicPC、MetalPC等，這些基板在SMI®程中不僅要克服PCE®曲變形或易碎的問題，在測(cè)試組裝中更要保護(hù)焊點(diǎn)免受外力破壞。而BG破類似器件的微形焊點(diǎn)對(duì)應(yīng)力非常敏感，為解決其可靠性隱患點(diǎn)膠和底部填充成了必不可少的重要工藝。有研究資料表明，產(chǎn)品經(jīng)過底部填充和不進(jìn)行底部填充的跌落試驗(yàn)，兩者

6、焊點(diǎn)遭受到的應(yīng)力迥然不同，經(jīng)過底部填充的器件焊點(diǎn)感測(cè)到的應(yīng)力輕微許多，反之應(yīng)力震蕩變化或驟然增大，其效果差異見圖4。BGHi類似器件成為影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵因素，由于這些器件硅質(zhì)基材熱膨脹系數(shù)比一般性的PCBM質(zhì)要低許多（資料顯示硅質(zhì)為2.6ppm/C,常用的pcb材質(zhì)為10-26ppm/C或更高），在受熱時(shí)兩者會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，導(dǎo)致焊點(diǎn)機(jī)械疲勞從而引起斷裂失效，見圖5A。對(duì)于這些器件，采用底部填充可以有效地增強(qiáng)器件與基板間的機(jī)械連接，降低其現(xiàn)場(chǎng)失效問題?？傊?，點(diǎn)膠和底部填充不僅有助于降低材料之間CTE不匹配的熱應(yīng)力破壞，減少基板的翹曲變形、跌落撞擊、擠壓和振動(dòng)等機(jī)械應(yīng)力造成焊點(diǎn)破裂失效的風(fēng)險(xiǎn)，

7、見圖5B&5C&5D電子產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下工作的穩(wěn)定性及可靠性，通過對(duì)BGAR類似器件實(shí)施點(diǎn)膠和底部填充是非常有效的。5ACTE失配應(yīng)力5B產(chǎn)品撞擊5C器件受擠壓5D底部填充對(duì)PCBS曲的保護(hù)作用.、膠水的基本特性介紹與選用要求在BGA器件與PCB基板間形成高質(zhì)量的填充和灌封，材料的品質(zhì)與性能至為重要。日前用于BGA/CS將器件的底部填充膠，是以單組份環(huán)氧樹脂為主體的液態(tài)熱固膠粘劑；有時(shí)在樹脂中添加增韌改性劑，是為了改良環(huán)氧樹脂柔韌性不足的弱點(diǎn)。底部填充膠的熱膨脹系數(shù)（CTE、玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）以及模量系數(shù)（Modulus）等特性參數(shù)，需要與PCBS材、器件的芯片和焊料合金等相

8、匹配。通常膠水的Tg點(diǎn)對(duì)CTE®響巨大，溫度低于Tg點(diǎn)時(shí)CTER小，反之CTE0J烈增加。模量系數(shù)的本義是指物質(zhì)的應(yīng)力與應(yīng)變之比，膠水模量是膠水固化性能的重要參數(shù)，通常模量較高代表膠水粘接強(qiáng)度與硬度較好，但同時(shí)膠水固化時(shí)殘留的應(yīng)力會(huì)較大。PCBA勺膠材須安全無腐蝕，符合歐盟RoHS（RestrictionofHazardousSubstances）指令（關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)）的要求，對(duì)多澳二苯醴（PBDE和多澳聯(lián)苯（PBB）在材料中的含量嚴(yán)格限制，對(duì)于含量超標(biāo)的電子產(chǎn)品禁止進(jìn)入市場(chǎng)。同時(shí)，還需符合國(guó)際電子電氣材料無鹵（halogen-free）要求，如同無鉛錫膏并

9、非錫膏中不含鉛而是含量限制一樣，所謂無鹵也并非物料中不含被管制的鹵素，而是指氯或澳單項(xiàng)含量在900Ppm以下，總鹵素含量控制在1500ppm以下，即（Cl<900ppm,Br<900ppm,Cr+Br<1500ppm。良好的底部填充膠，需具有較長(zhǎng)的儲(chǔ)存期，解凍后較長(zhǎng)的使用壽命。一般來說，BGA/CSP*充膠的有效期不低于六個(gè)月（儲(chǔ)存條件：-20°C5C）,在室溫下（25C）的有效使用壽命需不低于48小時(shí)。有效使用期是指，膠水從冷凍條件下取出后在一定的點(diǎn)膠速度下可保證點(diǎn)膠量的連續(xù)性及一致性的穩(wěn)定時(shí)間，期間膠水的粘度增大不能超過10%微小形球徑的WL濟(jì)口FC器件，膠材的

10、有效使用期相比于大間距的BGA/CS曲件通常要短一些，因膠水的粘度需控制在1000mpa.s以下，以利于填充的效率。使用期短的膠水須采用容量較小的針筒包裝，反之可采用容量較大的桶裝；使用壽命越短包裝應(yīng)該稍小，比如用于倒裝芯片的膠水容量不要超過50ml,以便在短時(shí)間內(nèi)用完。大規(guī)模生產(chǎn)中，使用期長(zhǎng)的膠水可能會(huì)用到1000ml的大容量桶裝，為此需要分裝成小容量針筒以便點(diǎn)膠作業(yè)，在分裝或更換針筒要避免空氣混入。此外，使用期短的膠水易硬化堵塞針頭，每次生產(chǎn)完需盡快清洗針管和其它沾膠部件。BGAR類似器件的填充膠，膠水的粘度和比重須符合產(chǎn)品特點(diǎn)；傳統(tǒng)的填充膠由于加入了較大比率的硅材使得膠水的粘度和比重過大

11、，不宜用于細(xì)小填充間隙的產(chǎn)品上，否則會(huì)影響到生產(chǎn)效率。經(jīng)驗(yàn)表明，在室溫時(shí)膠水的粘度低于1000mpa.s而比重在1.11.2范圍，對(duì)0.4mm間距的BGARCSP器件的填充效果較好。膠水的填充流動(dòng)性和固化條件，須與生產(chǎn)工藝流程相匹配，不然可能會(huì)成為生產(chǎn)線的瓶頸。影響底部填充時(shí)間的參數(shù)有多種，一般膠水的粘度和器件越大，填充需要的時(shí)間越長(zhǎng)；填充間隙增大、器件底部和基板表面平整性好，可以縮短填充時(shí)間。為提高生產(chǎn)的效率，需綜合考慮有關(guān)參數(shù)并力求優(yōu)化，參考它們的關(guān)系圖表6A;底部填充膠的毛細(xì)流動(dòng)剖視，見圖6B。對(duì)于粘度較大流動(dòng)性較差的膠水，為提高填充速率，可以將基板預(yù)熱至60-90C左右。rfrcost

12、）定盛曬那安充所漏時(shí)間離體砧度鼻動(dòng)鹿離（器件有射靶向1液體來面張力同鬻或凸點(diǎn)度格it篇或潤(rùn)濕焦猴調(diào)花西祥界畫下宛全相同表面張力和溫差是底部填充產(chǎn)生毛細(xì)流動(dòng)的二個(gè)主要因素，由于熱力及表面張力的驅(qū)動(dòng)，填充材料才能自動(dòng)流至芯片底部。另外，填充材料都會(huì)界定最小的填充間隙，在選擇時(shí)需要考慮產(chǎn)品的最小間隙是否滿足要求。潮&七州款動(dòng)圖6A影響填充時(shí)間的參數(shù)圖6B底部填充的剖視簡(jiǎn)略圖選擇底部填充膠需注意什么呢？填充膠的選擇是與產(chǎn)品特點(diǎn)相關(guān)的，往往需要在工藝和可靠性問平衡。日前市場(chǎng)上底部填充膠的種類很多，在選擇相機(jī)模塊的填充膠時(shí)，重要的是適合產(chǎn)品的特點(diǎn)。依據(jù)PCB®質(zhì)的不同，力求熱膨脹系數(shù)與其

13、匹配。膠水的粘度和比重要適中，室溫下良好的濕潤(rùn)性，利于針頭快速出膠和快速填充；低溫固化快利于固化效率。較低的（CTE和較高的（Tg）點(diǎn)，以求良好的熱性能；適中的模量系數(shù)，使其兼?zhèn)鋬?yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性?？傊瑑?yōu)質(zhì)的膠水需具有室溫快速流動(dòng)和低溫快速固化，與錫膏良好的兼容性，較高的粘著強(qiáng)度和斷裂韌度，以及重工性能佳和長(zhǎng)期可靠性等特點(diǎn)。比如樂泰（Loctite）的Hysol?UF3800?是一款新型的底部填充膠水，它具有較高的Tg和較低CTE25占度375cp，比重1.13,模量系數(shù)3080Mpa固化條件130c>8分鐘，這些性能參數(shù)很適合精密器件細(xì)間距BGA/CSP/WLP填充要求。不過這款

14、膠水儲(chǔ)存條件為零下20C,生產(chǎn)使用前必需將冷藏的膠水在室溫下解凍回溫2至6小時(shí)，使膠水的溫度與室溫均衡才能開啟使用，回溫時(shí)間長(zhǎng)短取決于不同的包裝大小。三、點(diǎn)膠和底部填充的路徑與模式基本要求在設(shè)計(jì)點(diǎn)膠路徑時(shí)，不僅要考慮點(diǎn)膠效率和填充流動(dòng)形態(tài)，為了在BGA及類似器件的邊緣良好成型，還要認(rèn)真考慮器件邊緣溢膠區(qū)域限制。日前的電子產(chǎn)品，由于其高密度組裝特點(diǎn)，具溢膠區(qū)域通常受到限制。某些特定區(qū)域溢膠甚至不能超過器件邊沿的0.1mm較普遍白是小于0.2mm見圖7A和7B;同時(shí)限制區(qū)域外的月$痕厚度不能高過PCB表面20um由此可見，對(duì)于手持式產(chǎn)品的高密度組裝，底部填充采用何種施膠路徑模式是很有講究的，而烘烤

15、前后的精確檢驗(yàn)也同等重要，見圖7C7A某影像CS福膠限制尺寸7B某WLCS海膠限制尺寸7C顯微千分尺溢膠檢測(cè)BGA&類似器件的點(diǎn)膠和底部填充作業(yè)，其簡(jiǎn)略步驟是：涂膠前，清潔器件底部與周邊，清洗或受潮的PCBB烘烤；涂膠，需依據(jù)器件大小和填充要求調(diào)試出膠量，按選定的路徑點(diǎn)膠；毛細(xì)填充：按設(shè)定的路徑點(diǎn)膠使其快速填充，要求在點(diǎn)膠的對(duì)邊有膠溢出，四邊的涂膠最低限度覆蓋住器件焊球；烘烤后的檢驗(yàn)，需確保膠量完全填充器彳和基板的間隙并完全固化，見圖8。膠量的控制對(duì)于形成良好的邊緣圓角非常關(guān)鍵，單個(gè)元器件膠水用量計(jì)算，可以依據(jù)芯片的面積、填充間隙高度、焊球的體積與數(shù)量，以及形成合格的邊緣圓角，計(jì)算出器

16、件所需理論膠量。不過，多半情況還需以實(shí)際的填充效果，通過精密計(jì)量天平來確定膠水的用量，時(shí)下許多自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)都有此功能。10ulIt崢角施胺蜜乩的一底部埴O半I可沫t充施醪模式電邊施膠全L形施膠圖8Under-fill工藝的簡(jiǎn)要流程圖9點(diǎn)膠針頭的合理位置圖10常見的點(diǎn)膠模式點(diǎn)膠路徑是針頭畫膠的路線，通常由點(diǎn)膠設(shè)備或手工操作者來控制。理想的點(diǎn)膠路徑需要點(diǎn)膠效率和填充效果之間權(quán)衡，目標(biāo)是花費(fèi)較短的流動(dòng)及點(diǎn)膠時(shí)間，得到?jīng)]有空洞的完好的填充效果。作業(yè)上控制好膠水流量的穩(wěn)定，使點(diǎn)膠具有較高精確性和可重復(fù)性，才能形成滿意的邊緣圓角和填充效果。采用合適的施膠模式，使針頭沿邊緣均勻移動(dòng)；確保良好的填充效率和品質(zhì)。

17、在選擇點(diǎn)膠模式時(shí)，需依據(jù)所填充器件的面積大小和間隙高度合理選擇。采用針頭點(diǎn)膠還需注意，針頭與器件邊緣，針頭與基板的距離要合理，可參考圖9所示。溢膠被嚴(yán)格限制的器件，為了避免溢膠不良，可能需要多條填充路徑涂敷，不同情況下采用不同的施膠模式。BGA&類似器件常用的點(diǎn)膠模式有四種，單邊角點(diǎn)膠、單邊“I”形點(diǎn)膠、半“L”形和全“L”形點(diǎn)膠，見圖10。單邊角點(diǎn)膠：在器件的邊角點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)或多點(diǎn)，這種樣式在點(diǎn)膠的地方殘膠多，它適合于需求膠量很少的小型器件，比如小型的WLP見圖11A。單邊點(diǎn)膠：面積小于3*3mmWCSP<FC等器件一條填充路徑即可，膠點(diǎn)長(zhǎng)度一般是器件邊長(zhǎng)的50%-125%,點(diǎn)膠的

18、畫線長(zhǎng)度需適當(dāng)，以免填充時(shí)產(chǎn)生包封氣泡，見圖11B。而對(duì)大于3*3mn<小于6*6mm!勺器件，可采用半“L”形路徑或雙邊“L”型涂敷方式，比如較大的CSPlEuBGA見圖11C&D另外對(duì)于較大的BGAS件：為確保足夠膠量和填充效率，則可以考慮"U'型施膠；這種方式不用于相機(jī)模塊器件。圖11AWLCS單角點(diǎn)膠11B“I”Vs半“I”形點(diǎn)膠11CCSPT'形點(diǎn)膠11DCSP半“L”形點(diǎn)膠如果BGAR類似器件四周正好有足夠的點(diǎn)膠空間，推薦使用較短的粗線，以便填料中間部分流動(dòng)稍快避免產(chǎn)生氣泡；對(duì)于周圍沒有太多空間的情況，有時(shí)可以在同一邊同一位置陸續(xù)畫多道細(xì)線來

19、解決。施膠時(shí)不要形成封閉圖形，起始端和終端之間必需留有2mm以上的距離，以便填充和固化過程中的排氣。四、點(diǎn)膠的設(shè)備及基本工藝?yán)硐氲耐糠笮Ч?，離不開正確的施膠設(shè)備和工藝控制。BGAR類似器件點(diǎn)膠，點(diǎn)膠嘴的位置控制非常重要，也就是說點(diǎn)膠嘴離器件的距離和距基板的高度是很關(guān)鍵的。點(diǎn)膠嘴可盡量接近器件邊緣，以便降低對(duì)器件的周邊的污染；針頭點(diǎn)膠嘴離板面高度恰到好處，以便針嘴出膠暢通。最終效果是，使膠水快速均勻地流入器件底部，同時(shí)減少流到器件外圍的膠水量。點(diǎn)膠設(shè)備對(duì)涂敷填充品質(zhì)更是舉足輕重，小批量的生產(chǎn)可采用手工或半自動(dòng)設(shè)備作業(yè)，不過針頭點(diǎn)涂設(shè)備須能夠精確控制出膠量；大批量生產(chǎn)須采用自動(dòng)點(diǎn)（噴）膠機(jī)，每點(diǎn)（

20、噴）完一次膠需自動(dòng)封閉針頭，避免低粘度膠水?dāng)嗄z后針頭繼續(xù)流膠或拖滴膠。自動(dòng)點(diǎn)（噴）膠機(jī)通常都有較為精確的定位能力以及重復(fù)精度，對(duì)于PCBS板位置偏差或模具精度不一致，可以通過基準(zhǔn)點(diǎn)光學(xué)定位，因而避免了點(diǎn)膠或噴膠的偏位不良。如果是厚度很薄的PCBFPC或Rigid-FlexPC易翹曲變形，需要通過載板治具降低其基板的變形量，也需要點(diǎn)（噴）膠機(jī)通過高度感測(cè)針（HeightSensorProbe）,準(zhǔn)確的檢測(cè)出點(diǎn)膠位置的高度，以便點(diǎn)膠針或噴膠嘴在最恰當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行點(diǎn)膠或噴膠。針頭或噴嘴盡量接近器件封裝邊緣，或略低于器件頂部，可以避免膠水臟污影像器件的表面或鄰近區(qū)域的COB?定焊墊。點(diǎn)（噴）膠針頭需要符

21、合器件及溢膠區(qū)域控制白要求，細(xì)間距的BGA器件須采用精密的不銹鋼針頭，針頭或噴嘴內(nèi)徑范圍（0.150.21mrr）,外徑（0.310.41mm。一種新器件的點(diǎn)膠參數(shù)設(shè)定，需依據(jù)點(diǎn)膠填充的效果反復(fù)調(diào)試，最終確定所需膠量。點(diǎn)膠或噴膠作業(yè)開始前，需依據(jù)產(chǎn)品器件特點(diǎn)，選擇孔徑大小合適的針頭，調(diào)試出恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)膠參數(shù)和每個(gè)器件所需的膠量；并預(yù)先啟動(dòng)點(diǎn)膠泵對(duì)針筒以及針頭排氣，使膠水移動(dòng)到針頭的前端，以便點(diǎn)膠均勻。點(diǎn)噴膠結(jié)束，針頭或噴嘴必需停在精膠位（PurgeStation）。日前常用的施膠方式有三種，傳統(tǒng)的手工或半自動(dòng)點(diǎn)膠、自動(dòng)針頭點(diǎn)膠和非接觸式噴射點(diǎn)膠。下面對(duì)其分別略做介紹。1、手工或半自動(dòng)點(diǎn)膠手工點(diǎn)膠方

22、式，是作業(yè)員手持點(diǎn)膠針筒進(jìn)行點(diǎn)膠路徑和滴膠量控制的一種作業(yè)方法；作業(yè)時(shí)針頭需力求平穩(wěn)、均衡，在器件邊緣點(diǎn)膠見圖11A。它的缺點(diǎn)是，點(diǎn)膠停頓時(shí)針頭滴膠，膠的粘度較大時(shí)拉絲，每次作業(yè)完針頭會(huì)有膠水殘留；因此當(dāng)作業(yè)中斷或停頓，對(duì)于相機(jī)模組或其精密器件的點(diǎn)膠，重啟點(diǎn)膠必需清潔針頭。這種點(diǎn)膠方式設(shè)備投資小、作業(yè)方便靈活，點(diǎn)膠精度雖不高，但只要作業(yè)員熟練并掌握了一定技巧，用在類似于相機(jī)模組這樣高精度點(diǎn)膠要求的產(chǎn)品上也是可行的。這種點(diǎn)膠設(shè)備有兩種不同的點(diǎn)膠模式：一種是由定時(shí)器控制點(diǎn)膠量，定時(shí)定量自動(dòng)出膠，多半用于單角施膠模式。點(diǎn)膠時(shí)間設(shè)定范圍0.07S-9.99S,自動(dòng)重啟間隔時(shí)間0.1S-9.9S,對(duì)于精

23、密器件點(diǎn)膠通常不能采用自動(dòng)循環(huán)模式。另一種是定量出膠，腳踏開關(guān)每動(dòng)作一次，針頭出膠一次，出膠時(shí)間0.07S-9.99S,最小點(diǎn)滴量約0.01ml,這種方式較為常用，可以很方便控制點(diǎn)膠量。圖11B所示為半自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)的操作面板，通過調(diào)節(jié)氣壓，設(shè)定點(diǎn)膠時(shí)間和選擇合適的針嘴，可以滿足各種器件不同膠量需要。手動(dòng)點(diǎn)膠方式的點(diǎn)膠速度、點(diǎn)膠路徑、針頭高度，以及針頭與芯片的距離等，都只能依靠人工掌握控制，點(diǎn)膠的品質(zhì)主要依賴于作業(yè)員的熟練程度。作業(yè)員熟練度不夠或控制不當(dāng)，可能造成膠量偏多或不足、溢膠甚或膠水粘到影像器件的表面等不良，見圖11Go如果采用手工點(diǎn)膠，作業(yè)員須經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練，并具有一定的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，點(diǎn)膠的品

24、質(zhì)才能得到保障，見圖11Dt圖11A手工點(diǎn)膠圖11B手動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)面板圖11D溢膠不良圖11C點(diǎn)膠良品而半自動(dòng)點(diǎn)膠方式，點(diǎn)膠機(jī)可以做點(diǎn)膠路徑的設(shè)置，不過對(duì)PCB定位通常靠治具；由于機(jī)器沒有光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)FPC之類的產(chǎn)品作業(yè)較為困難。這種方式，對(duì)于相機(jī)模組器件的精密點(diǎn)膠不太適合，其靈活性和精度都略顯不足。2、自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)針頭點(diǎn)膠自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)依據(jù)程序的點(diǎn)膠路徑參數(shù)設(shè)定，其針頭可以自動(dòng)快速作方向旋轉(zhuǎn)，通常具有畫點(diǎn)、線、面、圓弧以及不規(guī)則曲線連續(xù)點(diǎn)膠功能，見圖12A。這種點(diǎn)膠方式在生產(chǎn)前首先需要編寫好點(diǎn)膠的程序，比如以PCBt學(xué)點(diǎn)為基準(zhǔn)確定器件點(diǎn)膠坐標(biāo)以及路徑，并選定點(diǎn)膠的模式等參數(shù)。針頭自動(dòng)點(diǎn)膠方式的優(yōu)點(diǎn)

25、是，點(diǎn)膠的位置精度和點(diǎn)膠量的控制比手工點(diǎn)膠要好，用于大批量生產(chǎn)中效率較高。早期生產(chǎn)的這種類型機(jī)器多半有其致命弱點(diǎn)，即針頭在Z軸上下移動(dòng)或停頓瞬間難免滴膠，見圖12B。這種舊式機(jī)器的缺陷造成點(diǎn)膠的起始或結(jié)束位置膠點(diǎn)較大，甚至使得膠水損耗較多，所以它只能被用于溢膠區(qū)域限制要求不高的產(chǎn)品，見圖12。n為了配合精密點(diǎn)膠的需要，許多研發(fā)自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)的廠商都在努力改善這個(gè)問題，通過在點(diǎn)膠針筒上配置真空負(fù)壓裝置，點(diǎn)膠結(jié)束啟動(dòng)負(fù)壓封閉針頭，這種智能斷膠功能減少了針頭上下移動(dòng)過程中的漏膠或拖膠拉尖的問題。同時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)閥門控制提高了點(diǎn)膠的起點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)精度，使膠量大小粗細(xì)得以控制。自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)膠針頭多半與PCBE器

26、件表面垂直，如果針頭與器件表面要形成斜角則需要有專用的夾具。12A自動(dòng)針頭點(diǎn)膠12B點(diǎn)膠機(jī)停頓滴膠圖12C“L”形點(diǎn)膠圖12D針嘴殘膠造成膠多自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)可用于各種模式施膠，在細(xì)間距較多的采用點(diǎn)“點(diǎn)堆點(diǎn)”，以及沿著器件不同邊單點(diǎn)或多點(diǎn)作業(yè)。其點(diǎn)膠過程為：針嘴到達(dá)指定點(diǎn)膠位置后停止移動(dòng)，擠射一點(diǎn)或者在同一位置擠射多點(diǎn)膠水，還可以改變膠點(diǎn)的尺寸大小。通過精確的膠水總量控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品精密點(diǎn)膠要求；不過這種方式用于相機(jī)模組某些WLCS器件上還是有一定的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)針嘴上帶有殘膠就可能造成膠多不良，見圖12Db3、先進(jìn)的噴射點(diǎn)膠精密產(chǎn)品BGAR類似器件的底部填充，對(duì)于精確點(diǎn)膠是極其重要的，而噴射點(diǎn)膠相比傳統(tǒng)的

27、針頭點(diǎn)膠則更具優(yōu)勢(shì)，更符合溢膠區(qū)域精密控制的要求。噴射點(diǎn)膠與自動(dòng)針頭點(diǎn)膠一樣，點(diǎn)膠前須編寫好點(diǎn)膠的程序，準(zhǔn)確測(cè)量出器件所需膠量，選擇型號(hào)大小合適的噴嘴，把點(diǎn)膠頭高度調(diào)整到合適位置，通過高度探測(cè)針校驗(yàn)點(diǎn)膠高度，等等。依據(jù)器件溢膠的限制區(qū)域不同，確定好噴點(diǎn)膠的最佳起始邊或起始點(diǎn)和結(jié)束位置，器件邊緣就近有測(cè)試點(diǎn)或太靠近c(diǎn)ob?定焊墊等限制，應(yīng)當(dāng)避免作為點(diǎn)膠起始或結(jié)束位置邊。當(dāng)前先進(jìn)的性價(jià)比較好的點(diǎn)膠灌封裝設(shè)備，可參考安達(dá)新型模塊化高速多功能點(diǎn)膠機(jī)，見圖13A;同時(shí)參照?qǐng)D13B分析得知，噴射式點(diǎn)膠相比針頭點(diǎn)膠優(yōu)劣特點(diǎn)。點(diǎn)膠的程序，準(zhǔn)確測(cè)量出器件所需膠量，選擇型號(hào)大小合適的噴嘴，把點(diǎn)膠頭高度調(diào)整到合適位

28、置，通過高度探測(cè)針校驗(yàn)點(diǎn)膠高度，等等。依據(jù)器件溢膠的限制區(qū)域不同，確定好噴點(diǎn)膠的最佳起始邊或起始點(diǎn)和結(jié)束位置，器件邊緣就近有測(cè)試點(diǎn)或太靠近c(diǎn)ob?定焊墊等限制，應(yīng)當(dāng)避免作為點(diǎn)膠起始或結(jié)束位置邊。當(dāng)前先進(jìn)的性價(jià)比較好的點(diǎn)膠灌封裝設(shè)備，可參考安達(dá)新型模塊化高速多功能點(diǎn)膠機(jī)，見圖13A;同時(shí)參照?qǐng)D13B分析得知，噴射式點(diǎn)膠相比針頭點(diǎn)膠優(yōu)劣特點(diǎn)。圖13A安達(dá)高速多功能點(diǎn)膠機(jī)圖13B針頭點(diǎn)膠Vs噴射式點(diǎn)膠、當(dāng)器件間距小至0.25mm時(shí)，接觸式針頭點(diǎn)膠就顯得束手無策了(針頭的外徑尺寸最小0.28mm),由于針頭無法下到PCBS面難以進(jìn)行作業(yè)，而非接觸式噴膠則游刃有余。、噴射式點(diǎn)膠，點(diǎn)膠頭不需要進(jìn)行Z軸上下

29、移動(dòng)，點(diǎn)膠頭移動(dòng)點(diǎn)擠射技術(shù)充分地利用了點(diǎn)擠射機(jī)構(gòu)在速度方面的優(yōu)勢(shì)，可以使膠水在點(diǎn)膠頭移動(dòng)過程中噴出(JettingOnTheFly),從而可以提高相機(jī)模組點(diǎn)膠效率；針頭點(diǎn)膠容易傷到器件的問題，噴射點(diǎn)膠卻無此之虞。、膠點(diǎn)直徑可以小至0.25mm噴射量精確到1.6納開，0.1mm的噴射線條，細(xì)小的膠滴使得潤(rùn)濕臟污板面更小，既避免了過多的溢膠臟污了邦定焊墊(BondingPad)及其它組件，也有助于減少膠水損耗，縮短了潤(rùn)濕臟污的避讓區(qū)。、與傳統(tǒng)的針式點(diǎn)膠相比，點(diǎn)膠間隙不再是影響噴射式點(diǎn)膠精度的主要因素；噴射點(diǎn)膠比針頭點(diǎn)膠能從更近的距離對(duì)器件邊部噴射點(diǎn)膠；由于膠體到達(dá)間隙的速度更快，因此可在器件邊緣形

30、成更快的毛細(xì)流動(dòng)，減少了膠水從封裝體邊沿要出的問題，見圖13C、傳統(tǒng)針頭點(diǎn)膠容易產(chǎn)生膠點(diǎn)形狀不良或點(diǎn)膠偏位，因而可能臟污CMOS/CCD面或造成填充不良，而噴射點(diǎn)膠機(jī)有噴射校正功能CPJ(CalibratedProcessJetting)可自動(dòng)調(diào)整點(diǎn)膠位置，可保證點(diǎn)膠的重復(fù)精度。(六)、噴射點(diǎn)膠沒有針頭點(diǎn)膠產(chǎn)生滴膠的問題，還可進(jìn)行低粘度底部填充材料的涂敷，同時(shí)其正向材料關(guān)閉閥可封閉針頭，防止拖膠拉絲與滴膠不良。出、噴射點(diǎn)膠的膠點(diǎn)形狀可自始至終保持勻稱，避免了針頭點(diǎn)膠的兩頭大問題，圖13D所示為典型的從針頭點(diǎn)膠與噴頭射出的膠滴，它們的優(yōu)劣不言而喻。嗎micronsDie350microns采堿式

31、站修溷漏粘污&相比博航針式鉆膝更小NeedleDispensedg延嚷普畿會(huì)圖13C噴膠與點(diǎn)膠精密度對(duì)比圖13C噴膠與點(diǎn)膠精密度對(duì)比圖13D噴膠與點(diǎn)膠形狀對(duì)比自動(dòng)噴射點(diǎn)膠機(jī)與針頭點(diǎn)膠機(jī)基本功能相近，比如點(diǎn)膠程序的制作，點(diǎn)膠路徑設(shè)置，以及部件的處理；另外基板預(yù)熱，器件定位，底部填充膠量控制等都大同小異。如果膠的粘度不合適或工作環(huán)境不合理，必要的時(shí)候可以開啟溫度調(diào)節(jié)器(NeedleHeaterorCoolingAir)或TCA(ThermalControlAssembly)裝置，對(duì)涂膠針嘴或噴嘴預(yù)處理(溫度30-50C),便于減低膠水粘度提高填充速度。五、填充品質(zhì)控制及烘烤工藝底部填充膠在

32、完成涂敷和填充后，需要對(duì)點(diǎn)膠的器件進(jìn)行必要的外觀檢查。點(diǎn)膠填充合格后，接下來就是對(duì)膠水的烘烤，為保證膠水的完全固化，要充分考慮其固化溫度曲線。把烘烤好的產(chǎn)品從烤箱中取出后，需要對(duì)器件的四周檢查填充效果，確認(rèn)完全符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。1 .烘烤前的檢查高密度組裝板的BGAR類似器件的溢膠范圍被嚴(yán)格限制，溢膠區(qū)域有時(shí)被限制在器件邊沿的0.15mm范圍內(nèi)，個(gè)別器件一些邊沿甚至不能有溢膠存在，圖14A所示為某產(chǎn)品WL需件溢膠限制。點(diǎn)膠后，烘烤前的檢驗(yàn)至關(guān)重要，溢膠區(qū)的檢驗(yàn)有時(shí)需通過帶刻度的千分尺顯微鏡，對(duì)溢膠做量化檢驗(yàn)，見圖14B。如果膠量不足需手工通過牙簽補(bǔ)膠；膠量偏多需要用棉棒把多余的膠擦拭掉，見圖1

33、4C,當(dāng)膠水7到CMOS/CCD表面，須用無塵布沾無水酒精小心地擦拭干凈，并注意不要把膠水弄到鏡片的影像區(qū)，否則對(duì)影像畫質(zhì)產(chǎn)生不良影響。如果是首件抽檢或校驗(yàn)，也可采用3D測(cè)量?jī)x，不過這種方式效率很低不宜用于生產(chǎn)線檢驗(yàn)，圖14D=如果生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)有少膠、漏膠，或多膠、溢膠和影像器件表面沾膠等制程不良，須立即停止點(diǎn)膠作業(yè)并反饋給工程人員調(diào)機(jī)改善，并對(duì)不良品進(jìn)行及時(shí)的修補(bǔ)。底印境克股溢出WXCKP修淡需抨制不大蕤Q.1ii»圖14AWLCS%膠限制圖14B帶刻度的顯微鏡檢驗(yàn)圖14C溢膠或沾膠清潔圖14C3D測(cè)量?jī)x抽檢2 .固化工藝底部填充膠的烘烤溫度與時(shí)間的曲線設(shè)置，需要參照廠商的TDS(T

34、echnicalDataSheet)推薦的固化條件，不同型號(hào)或品牌的填充樹脂其特性可能不一樣，應(yīng)該在明確其具體的特性后，依據(jù)其固化條件有的放矢，以獲得最好的物理性能，參考圖15A&B烘烤溫度與時(shí)間設(shè)置妥當(dāng)后，打開烤箱的電源開始加熱升溫，等達(dá)到設(shè)置溫度后把填充檢驗(yàn)合格的PCBA!同烘烤架(BakingMagazine),裝入烤箱進(jìn)行烘烤。圖15C所示為某產(chǎn)品的烘烤架烤箱進(jìn)行烘烤。圖15C所示為某產(chǎn)品的烘烤架南充朦因化通離量整化曲舞15AEpoxy&PUW脂固化曲線15B某填充膠的熱固性能15C產(chǎn)品的烘烤架15DDSC熱變化曲線填充膠的固化工藝控制，首先是依據(jù)填充膠的特性曲線調(diào)試出

35、合適的產(chǎn)品熱固化曲線，不同溫度下膠水所需的固化時(shí)間有區(qū)別，具體推薦的固化條件通常都是指在高溫下的滯留時(shí)間，不包括預(yù)熱；溫度是指填充膠實(shí)際溫度，并非烘箱設(shè)定溫度。經(jīng)驗(yàn)表明均勻地加熱器件，是消除填充氣泡及空洞獲得良好固化效果的必要條件。由于烤箱熱偶的感溫誤差，實(shí)際溫度可能稍低于烘箱設(shè)置溫度，為確保膠水完全固化，烘箱的設(shè)置溫度可以略高于固化推薦溫度510C,從而保證膠水實(shí)際溫度達(dá)到固化要求的溫度。為確?？鞠湫阅芸煽?，每天換班通過KIC爐溫儀檢測(cè)烘箱的實(shí)際加熱與溫度變化也是很有必要的。一般來說，外觀檢驗(yàn)很難分辨膠水的固化是否徹底。那么，如何才能檢測(cè)出烘烤過的膠是完全固化的呢？動(dòng)態(tài)熱量測(cè)量（DSC分析儀

36、可以有效檢測(cè)，由于物質(zhì)的化學(xué)或物理反應(yīng)會(huì)放熱，DSC通過監(jiān)測(cè)釋放出來的熱量來判定膠水固化程度，如果放熱結(jié)束說明反應(yīng)停止，可以判定膠水完全固化，見圖15d膠水的固化不宜過快也不宜劇烈冷卻，不然熱應(yīng)力可能使填充膠產(chǎn)生裂紋。3.固化后的檢驗(yàn)烘烤固化結(jié)束，首先須對(duì)器件填充和固化外觀進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn)，普通產(chǎn)品器件要求填充膠在器件四周爬升理想狀態(tài)是達(dá)到器件基材厚度的1/22/3,并在器件四邊形成圓潤(rùn)的填充弧角，見圖16A。而相機(jī)模組許多器件的填充要求會(huì)有所不同，受PCB板面空間不能溢膠限制，填充膠在外觀上只要能覆蓋住焊球，抽樣通過了可靠性測(cè)試，就可以認(rèn)定為填充良品，見圖16B&C如果在相機(jī)模組上的器件

37、也按照普通產(chǎn)品的外觀要求，必然造成產(chǎn)品膠多或臟污了COB旱墊而報(bào)廢，見圖16d這種外觀檢驗(yàn)手段是生16A良好的填充側(cè)視圖16B相機(jī)模組CMOS!充16CCMOSM充后剖視圖16D膠多臟污COB呈墊六、點(diǎn)膠或底部填充的空洞防范與分析點(diǎn)膠和底部填充的空洞問題，對(duì)BG破類似器件可靠性的危害很大,尤其是對(duì)于尺寸較大的BGAF口CSP<WL喘件。為消除空洞，我們須清楚它的來源，雖然產(chǎn)生空洞的原因較為復(fù)雜，而空洞的位置和形狀給提供了很多線索，可以幫助我們使用有效的方法去消除它。那么，產(chǎn)生空洞的原因主要有哪些，如何防范與檢測(cè)呢？下面我將做簡(jiǎn)略的闡述。產(chǎn)生空洞的因素與防范對(duì)策：1 .膠水中混入了空氣、其

38、他溶劑或水份，以及PCB或器件受潮等原因，在烘烤過程中產(chǎn)生氣泡而后固化形成空洞。對(duì)策：作業(yè)前對(duì)點(diǎn)膠頭排氣，膠水充分回溫并除汽泡；生產(chǎn)好的PCBA在24小時(shí)內(nèi)需完成底部填充，否則PCBAS要經(jīng)過烘烤祛除濕氣（90C>1小時(shí)），然后再進(jìn)行填充作業(yè)；如果是水溶性錫膏焊接，點(diǎn)膠前PCBAS清洗并經(jīng)過徹底烘干（125C1小時(shí)），避免溶劑或水份殘留。2 .對(duì)于FC器件、CSPffiWLCSP件填充間隙很小，膠水在器件底部填充的效果與點(diǎn)膠的路徑尤其關(guān)系密切，點(diǎn)膠路徑或施膠工藝選擇不當(dāng)，使膠水流動(dòng)填充不均衡包封空氣而產(chǎn)生空洞。對(duì)策：依據(jù)器件面積大小，點(diǎn)膠前認(rèn)真考慮，選擇正確的點(diǎn)膠路徑和施膠工藝，減少膠水

39、在流動(dòng)方向上的阻礙，使流動(dòng)速度均衡。3 .膠水與焊錫助焊劑不兼容性，焊接助焊殘留物對(duì)填充膠產(chǎn)生排斥，使膠水潤(rùn)濕流動(dòng)產(chǎn)生阻礙，甚至使靠近焊點(diǎn)的膠水不能固化。對(duì)策：新型的填充膠與焊錫膏搭配使用前，先做DOE（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）確認(rèn)兩者匹配兼容良好；在小批量產(chǎn)品上進(jìn)行嘗試沒有問題再正式在生產(chǎn)上使用。4 .助焊劑殘留，阻礙了膠水對(duì)于器件和基板問間隙的填充，減少填充膠和界面的粘接性能，這種不良很容易在焊點(diǎn)周圍助焊劑集中的地方觀察到，見圖17A。對(duì)策：施膠前的清洗，這種工藝雖然被大多電子組裝生產(chǎn)廠商所排斥，但對(duì)于相機(jī)模組的多半產(chǎn)品,由于所用水溶性錫膏回焊后必需被清洗；即使在生產(chǎn)中使用免清洗助焊劑錫膏，清洗工藝還是

40、有助于提高產(chǎn)品的底部填充質(zhì)量。5 .PCEK焊層設(shè)計(jì)缺陷，板面露半通孔，NDSMD非阻焊膜定義)焊盤阻焊開口偏大等，可能造成填充膠對(duì)器件和基板的潤(rùn)濕力差異太大，造成填充產(chǎn)生空洞。對(duì)策：阻焊膜須覆蓋除焊盤外的所有的金屬基底，板面不許露半通孔，焊墊配合好阻焊膜的尺寸公差，消除溝渠狀的阻焊膜開窗以確保一致性的流動(dòng)。底部填充產(chǎn)生空洞的因素還有很多，在此只是列舉了常見的幾種。PCB8曲平整度不佳、填充膠的粘度太大、板面基材和器件底部粗糙度明顯差異等缺陷，不一致的潤(rùn)濕都可能造成填充膠在毛細(xì)流動(dòng)和回流固化過程中產(chǎn)生空洞。圖17A填充空洞切片圖17B填充良好的外觀圖17C空洞的判定與檢測(cè)圖17D空洞的聲波微成

41、像圖空洞的檢測(cè)與分析：底部填充膠進(jìn)行外觀檢查比較容易也很直觀，但對(duì)于外觀良好的器件，底部填充是否有空洞、裂紋和分層等缺陷，檢測(cè)起來就比較復(fù)雜困難；圖17B所示為CS端件填充良好的外觀。不過，對(duì)于新型的填充膠水驗(yàn)證、兼容性實(shí)驗(yàn)或不良品分析，底部填充效果檢測(cè)必不可少。對(duì)此，有非破壞性檢測(cè)和破壞性檢查兩種方法。非破壞性底部填充異常檢測(cè)，可以通過自動(dòng)聲波微成像分析技術(shù)。超聲波對(duì)于實(shí)心材質(zhì)幾乎是透明的，只有遇到類似于裂縫或空洞異常時(shí)，聲波檢測(cè)傳感器通過聲學(xué)成像系統(tǒng)工具，才能反映出相應(yīng)的異常狀況，并測(cè)量出與芯片底部與填充有關(guān)的機(jī)械缺陷。這種工具首先確定好區(qū)域單位，然后測(cè)量出每個(gè)單位區(qū)域內(nèi)的空洞、分層或裂紋，在聲學(xué)性質(zhì)所占的百分比。資料顯示，空洞與焊點(diǎn)接觸可能導(dǎo)致焊點(diǎn)失效，如果空洞很小又不靠近焊點(diǎn)可認(rèn)為合格，比如圖17C所示的空洞A是可接受的，而空洞B&C則不可接受。圖17D所示為某產(chǎn)品空洞的聲波微成像情況。破壞性檢查是指通過對(duì)異常位置進(jìn)行切片，再使用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行外觀檢查。這處切片方法與焊點(diǎn)的切片分析相同，通過對(duì)器件底面平行的切片(FlatSection),結(jié)合光學(xué)顯微鏡檢查填充膠的空洞、裂紋或分層不良，見圖17A;如有需要，通過金相顯微鏡或電子掃描顯微鏡和能譜分析儀(SEM/EDX,進(jìn)一步檢查分析底部填充膠