SMT貼片加工POP組裝工藝介紹

芯片堆疊技術是現代電子信息產品為提高邏輯運算功能和存儲空間而發展起來的一種新型高密度組裝形式，本文主要從裝備科學技術角度對POP組裝工藝實現中存在的問題及對策進行分析和總結。 重點研究了POP組裝工藝中主要工序工藝參數的優化方法和范圍，討論了工藝控制中需要注意的問題，這是保證POP芯片堆疊成功率的關鍵。

POP（Package on Package）是一種器件芯片堆疊技術。 它是為提高邏輯運算功能和存儲空間而發展起來的一種器件小型化和高密度組裝的新方法。

POP技術廣泛應用于高端終端產品。 目前0.4mm間距的BGA POP技術已具備量產能力。

1、生產

目前0.4mm間距BGA POP組裝工藝的主要難點是：

• BGA印刷錫膏和0.4mm更低間距的回流焊易于橋接；

• 下兩層放置精度高，移動方便；

電路板

• 難以控制上芯片的助焊劑浸漬量。

  
  

 2、錫膏印刷

2.1 影響因素

印刷是一項系統工程。 PCB、模板、焊膏和設備在一定的環境下按照一定的方法協同工作，變量眾多，相互作用機制復雜。 總結一下主要影響因素，

錫膏印刷的質量受硬件、工藝參數、環境和過程控制等因素的影響。 細間距元件可靠印刷的PCB及模具設計、錫膏選擇、工藝控制等問題在很多文件中都有詳細的分析和討論，這里不再贅述。

2.2 支持方式

常見的配套套管有“硬”套管和“軟”套管。

對于細間距元件的錫膏印刷，需要保證PCB與模具之間沒有間隙，并且在整個印刷過程中PCB與模具平整且不變形。 通常認為頂針頂部越高，PCB與模具的連接越緊密，有助于提高印刷質量，這是錯誤的。 但如果套筒頂部太高，PCB和模具就會產生一定程度的預變形，如圖4所示。一方面，模板開口與焊盤之間的對齊可能會發生偏移， 這可能會導致印刷錫膏移位； 另一方面，在刮刀移動過程中，模具與PCB會分離，導致不同區域獲得的焊膏量不均勻，甚至焊膏量不足； 同時，在打印過程中分離模板時，分離速度和分離距離參數失去意義，容易銳化。

印刷支撐治具的引入，可以有效保證PCB與SMT模具的緊密結合，對0. 4mm/0.35mm間距、軟/片變形等印刷問題改善明顯。

2.3 刮刀

印刷過程中，焊膏應具有良好的滾動效果。 由于滾動，刮刀前端區域的錫膏會部分填充模板孔，其中的助焊劑會預先潤濕模板孔壁，有利于后續錫膏的進一步填充和脫模，因此 以獲得理想的焊膏數量和形狀。 原來的“錫膏滾柱”直徑約為15mm。 當縮小到原來尺寸的一半時，需要添加新的焊膏。 “錫膏滾柱”應均勻、光滑。

為了達到良好的滾壓效果，除了保證錫膏適當的粘度和體積外，各個設備供應商都在尋求改進刮刀的結構和工作原理。 例如DEK的振動刮刀、ProFlow、Minami的旋轉刮刀等。

2.4模具清洗頻率

在絲網底部清潔的前提下，應盡量減少絲網的清洗頻率。 采用切割方法加工的鋼網壁上存在各種大小的毛刺，阻礙焊膏的填充和脫模。 在正常的印刷過程中，絲網壁會被助焊劑潤濕，各種力會達到平衡狀態。 在清洗過程中，由于酒精和真空的作用，助焊劑潤濕的薄膜被破壞，毛刺再次暴露出來。 只有經過幾個印刷周期后才能建立新的平衡。 這就是為什么在生產中清洗過的模具在第一次印刷時錫含量會下降的原因。

過于頻繁的清洗還可能導致溶劑混入焊膏中，影響焊膏的粘度； 溶劑揮發會影響錫膏和模具的最佳工作溫度，破壞系統平衡。

3、補丁

與傳統元件相比，POP貼裝的關鍵問題是實現和控制助焊劑（焊膏）的浸漬效果，保證BGA的貼裝精度。

3.1 補丁模式

Fuji NXT/AIM設備具有三種POP放置模式：

• 吸收設備-圖像識別-浸入助焊劑貼片；

• μ吸收裝置-圖像識別-浸沒通量-圖像識別-貼片；

• 拿起設備--浸入助焊劑--圖像識別--貼片；

• 進口階段選擇了兩種助焊劑進行對比測試，即藍色助焊劑和無色助焊劑；

• 設備浸入藍色助焊劑后，無法進行圖像識別，只能使用第一種貼片模式；

• 白色助焊劑不會影響圖像識別。 可以使用第二或第三補丁模式；

• 推薦使用白光通量和第二貼片模式。

3.2 浸漬助焊劑（焊錫膏）

富士助焊劑單元可實現助焊劑（焊膏）的自動供給和厚度的自動控制。