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1、元件堆叠装配（元件堆叠装配（PoP PoP，Package on Package on PackagePackage）的贴）的贴 装与返修技术介绍装与返修技术介绍CHIVA-SMTCHIVA-SMT2021/9/261元件堆叠装配技术（元件堆叠装配技术（PoP PoP）随着移动多媒体产品的普及和对更高数字信号处理、具有随着移动多媒体产品的普及和对更高数字信号处理、具有随着移动多媒体产品的普及和对更高数字信号处理、具有随着移动多媒体产品的普及和对更高数字信号处理、具有更高存储容量和灵活性的需求，元件堆叠装配更高存储容量和灵活性的需求，元件堆叠装配更高存储容量和灵活性的需求，元件堆叠装配更高存储容
2、量和灵活性的需求，元件堆叠装配(PoPPoPPoPPoP,Package on Package)Package on Package)Package on Package)Package on Package)技术的应用正在快速增长。技术的应用正在快速增长。技术的应用正在快速增长。技术的应用正在快速增长。在集成复杂逻辑和存储器件方面，在集成复杂逻辑和存储器件方面，在集成复杂逻辑和存储器件方面，在集成复杂逻辑和存储器件方面，PoPPoPPoPPoP是一种新兴的、成本是一种新兴的、成本是一种新兴的、成本是一种新兴的、成本最低的最低的最低的最低的3D3D3D3D封装解决方案。通过堆叠实现封装解决方案
3、。通过堆叠实现封装解决方案。通过堆叠实现封装解决方案。通过堆叠实现小型化、多功能小型化、多功能小型化、多功能小型化、多功能。2021/9/262 3D3D3D3D系统级封装系统级封装系统级封装系统级封装SIPSIPSIPSIP（Systems In PackageSystems In PackageSystems In PackageSystems In Package）与）与）与）与PoP PoP PoP PoP（Package on PackagePackage on PackagePackage on PackagePackage on Package）技术比较）技术比较）技术比较）技术
4、比较SIPSIPSIPSIP是在封装内部堆叠的，其堆叠是在封装内部堆叠的，其堆叠是在封装内部堆叠的，其堆叠是在封装内部堆叠的，其堆叠工艺很复杂，难度相当大工艺很复杂，难度相当大工艺很复杂，难度相当大工艺很复杂，难度相当大 目前流行的目前流行的目前流行的目前流行的POPPOPPOPPOP是一种新兴的、是一种新兴的、是一种新兴的、是一种新兴的、成本最低的堆叠封装解决方案成本最低的堆叠封装解决方案成本最低的堆叠封装解决方案成本最低的堆叠封装解决方案2021/9/263PoPPoPPoPPoP（Package on PackagePackage on Package）PoPPoPPoPPoP在底部器件
5、上面堆叠装配在底部器件上面堆叠装配在底部器件上面堆叠装配在底部器件上面堆叠装配器件器件器件器件 逻辑逻辑逻辑逻辑+存储通常为存储通常为存储通常为存储通常为2 2 2 2到到到到4 4 4 4层层层层 存储型存储型存储型存储型PoPPoPPoPPoP可达可达可达可达8 8 8 8层层层层 目前，目前，目前，目前，POPPOPPOPPOP封装堆叠技术在新一封装堆叠技术在新一封装堆叠技术在新一封装堆叠技术在新一代代代代3G3G3G3G手机手机手机手机、DVDDVDDVDDVD、PDAPDAPDAPDA中已经有中已经有中已经有中已经有了越来越多的应用。了越来越多的应用。了越来越多的应用。了越来越多的应
6、用。2021/9/264PoPPoP技术应用的例子技术应用的例子 2021/9/2651 1 1 1PiPPiPPiPPiP和和和和POPPOPPOPPOP的区别的区别的区别的区别2 2 2 2POPPOPPOPPOP组装技术组装技术组装技术组装技术（1 1 1 1）POPPOPPOPPOP贴装工艺过程贴装工艺过程贴装工艺过程贴装工艺过程 顶部元件助焊剂或焊膏量的控制顶部元件助焊剂或焊膏量的控制顶部元件助焊剂或焊膏量的控制顶部元件助焊剂或焊膏量的控制；贴装过程中基准点的选择和压力（贴装过程中基准点的选择和压力（贴装过程中基准点的选择和压力（贴装过程中基准点的选择和压力（Z Z Z Z轴高度）的
7、控制轴高度）的控制轴高度）的控制轴高度）的控制 底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制 回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制 回流焊接后的检查回流焊接后的检查回流焊接后的检查回流焊接后的检查（2 2 2 2）POPPOPPOPPOP装配工艺的关注点装配工艺的关注点装配工艺的关注点装配工艺的关注点POPPOPPOPPOP返修技术返修技术返修技术返修技术内容内容2021/9/2661 1 1 1PiP PiP PiP PiP（Package in Package StackingPackage i
8、n Package StackingPackage in Package StackingPackage in Package Stacking）与）与）与）与POP POP POP POP（Package On Package On Package On Package On PackagePackagePackagePackage）的区别的区别的区别的区别 PiPPiPPiPPiP是指器件内置器件，封装内芯片通是指器件内置器件，封装内芯片通是指器件内置器件，封装内芯片通是指器件内置器件，封装内芯片通过金线键合堆叠到基板上，再将两块基过金线键合堆叠到基板上，再将两块基过金线键合堆叠到基板上，
9、再将两块基过金线键合堆叠到基板上，再将两块基板键合起来，然后整个封装成一个器件。板键合起来，然后整个封装成一个器件。板键合起来，然后整个封装成一个器件。板键合起来，然后整个封装成一个器件。PiPPiPPiPPiP封装的外形高度比较低，可以用普封装的外形高度比较低，可以用普封装的外形高度比较低，可以用普封装的外形高度比较低，可以用普通的通的通的通的SMTSMTSMTSMT工艺组装，但器件的成本高，工艺组装，但器件的成本高，工艺组装，但器件的成本高，工艺组装，但器件的成本高，而且器件只能由设计服务公司决定，没而且器件只能由设计服务公司决定，没而且器件只能由设计服务公司决定，没而且器件只能由设计服务
10、公司决定，没有终端使用者选择的自由。有终端使用者选择的自由。有终端使用者选择的自由。有终端使用者选择的自由。POPPOPPOPPOP是指在底部器件上再放是指在底部器件上再放是指在底部器件上再放是指在底部器件上再放置器件置器件置器件置器件 POPPOPPOPPOP堆叠的高度比堆叠的高度比堆叠的高度比堆叠的高度比PIPPIPPIPPIP高一高一高一高一些，但组装前各个器件可以些，但组装前各个器件可以些，但组装前各个器件可以些，但组装前各个器件可以单个测试，保障了更高的良单个测试，保障了更高的良单个测试，保障了更高的良单个测试，保障了更高的良品率，总的组装成本可降到品率，总的组装成本可降到品率，总的
11、组装成本可降到品率，总的组装成本可降到最低，器件的组合可以由终最低，器件的组合可以由终最低，器件的组合可以由终最低，器件的组合可以由终端使用者自由选择。端使用者自由选择。端使用者自由选择。端使用者自由选择。2021/9/267JEDEC JC-11 PoPJEDEC JC-11 PoP机械结构标准机械结构标准2021/9/268底部底部PoPPoP器件内部结构尺寸器件内部结构尺寸2021/9/269 PoPPoPPoPPoP器件一般采用标准精细间距器件一般采用标准精细间距器件一般采用标准精细间距器件一般采用标准精细间距BGA(FBGA)BGA(FBGA)BGA(FBGA)BGA(FBGA)或或
12、或或SCSPSCSPSCSPSCSP封装封装封装封装 图中：图中：图中：图中：A A A A 通过减薄工艺使通过减薄工艺使通过减薄工艺使通过减薄工艺使裸片厚度裸片厚度裸片厚度裸片厚度降到降到降到降到100 100 100 100 50 50 50 50mmmm BBBB低低低低环线的高度环线的高度环线的高度环线的高度：75757575mmmm CCCC衬底基板厚度和层数衬底基板厚度和层数衬底基板厚度和层数衬底基板厚度和层数是影响最终堆叠厚度、布线密度和是影响最终堆叠厚度、布线密度和是影响最终堆叠厚度、布线密度和是影响最终堆叠厚度、布线密度和堆叠扭曲控制的关键因素。目前带盲孔和埋孔的四层堆叠扭曲
13、控制的关键因素。目前带盲孔和埋孔的四层堆叠扭曲控制的关键因素。目前带盲孔和埋孔的四层堆叠扭曲控制的关键因素。目前带盲孔和埋孔的四层基板基板基板基板厚厚厚厚度度度度100100100100mmmm，树脂涂覆金属箔外层，树脂涂覆金属箔外层，树脂涂覆金属箔外层，树脂涂覆金属箔外层40404040m m m m，四层总高，四层总高，四层总高，四层总高300300300300mmmm DDDD尽量减少尽量减少尽量减少尽量减少环线的数量环线的数量环线的数量环线的数量和高度，为了保证和高度，为了保证和高度，为了保证和高度，为了保证环环环环线和封装外壳线和封装外壳线和封装外壳线和封装外壳之间足够的间隙，模塑高
14、度一般采用之间足够的间隙，模塑高度一般采用之间足够的间隙，模塑高度一般采用之间足够的间隙，模塑高度一般采用(0.27(0.27(0.27(0.27 0.35mm)0.35mm)0.35mm)0.35mm)2021/9/2610底部底部PSvfBGA PSvfBGA 典型外形结构尺寸典型外形结构尺寸外形尺寸：外形尺寸：外形尺寸：外形尺寸：10 10 10 10 15mm 15mm 15mm 15mm 焊盘间距：焊盘间距：焊盘间距：焊盘间距：0.65mm0.65mm0.65mm0.65mm，焊球间距：焊球间距：焊球间距：焊球间距：0.5mm(0.4mm)0.5mm(0.4mm)0.5mm(0.4m
15、m)0.5mm(0.4mm)基板材料：基板材料：基板材料：基板材料：FR-5 FR-5 FR-5 FR-5 焊球材料：焊球材料：焊球材料：焊球材料：63Sn37Pb/Pb-free63Sn37Pb/Pb-free63Sn37Pb/Pb-free63Sn37Pb/Pb-free2021/9/2611顶部顶部SCSP SCSP 典型外形结构尺寸典型外形结构尺寸外形尺寸：外形尺寸：外形尺寸：外形尺寸：4 4 4 4 21mm 21mm 21mm 21mm 底部球间距：底部球间距：底部球间距：底部球间距：0.4 0.4 0.4 0.4 0.8mm 0.8mm 0.8mm 0.8mm 基板材料：基板材料
16、：基板材料：基板材料：PolyimidePolyimidePolyimidePolyimide（聚合树脂）（聚合树脂）（聚合树脂）（聚合树脂）焊球材料：焊球材料：焊球材料：焊球材料：63Sn37Pb/Pb-free 63Sn37Pb/Pb-free 63Sn37Pb/Pb-free 63Sn37Pb/Pb-free 球径：球径：球径：球径：0.25 0.25 0.25 0.25 0.46mm 0.46mm 0.46mm 0.46mm2021/9/2612PoPPoP器件的外形封装结构（举例）器件的外形封装结构（举例）底面底面底面底面 顶面顶面顶面顶面(有有有有Mark)Mark)Mark)Ma
17、rk)2021/9/2613元件堆叠装配技术（元件堆叠装配技术（PoP PoP）JEDEC JC-11JEDEC JC-11JEDEC JC-11JEDEC JC-11对对对对PoPPoPPoPPoP设计和机械结构的标准化以及设计和机械结构的标准化以及设计和机械结构的标准化以及设计和机械结构的标准化以及JEDEC JC-63JEDEC JC-63JEDEC JC-63JEDEC JC-63对顶层存储器件引脚输出的标准化工作对顶层存储器件引脚输出的标准化工作对顶层存储器件引脚输出的标准化工作对顶层存储器件引脚输出的标准化工作正在进行中正在进行中正在进行中正在进行中 2021/9/2614PCBP
18、CBPCBPCB焊盘设计（举例）焊盘设计（举例）焊盘设计（举例）焊盘设计（举例）Univos(Universal)demo PCBUnivos(Universal)demo PCBUnivos(Universal)demo PCBUnivos(Universal)demo PCB2021/9/2615SMDSMD与与NSMDNSMD焊盘设计焊盘设计 SMD NSMD SMD NSMD SMD(soldermask defined)SMD(soldermask defined)NSMD NSMD non-soldermask definednon-soldermask defined）2021/
19、9/26162 2POPPOP组装技术组装技术2021/9/2617PoPPoP典型的典型的SMTSMT工艺流程工艺流程 1.1.1.1.非非非非PoPPoPPoPPoP面元件组装面元件组装面元件组装面元件组装(印刷、贴片、回流和检查印刷、贴片、回流和检查印刷、贴片、回流和检查印刷、贴片、回流和检查)2.PoP2.PoP2.PoP2.PoP面锡膏印刷面锡膏印刷面锡膏印刷面锡膏印刷 3.3.3.3.底部器件和其它器件贴装底部器件和其它器件贴装底部器件和其它器件贴装底部器件和其它器件贴装 4.4.4.4.顶部器件蘸取助焊剂或锡膏顶部器件蘸取助焊剂或锡膏顶部器件蘸取助焊剂或锡膏顶部器件蘸取助焊剂或锡
20、膏 5.5.5.5.顶部元件堆叠贴装顶部元件堆叠贴装顶部元件堆叠贴装顶部元件堆叠贴装 6.6.6.6.回流焊接及检测回流焊接及检测回流焊接及检测回流焊接及检测 2021/9/2618 PoPPoPPoPPoP面堆叠贴片（装配）工艺面堆叠贴片（装配）工艺面堆叠贴片（装配）工艺面堆叠贴片（装配）工艺 以三层堆叠的以三层堆叠的以三层堆叠的以三层堆叠的ASIC+ASIC+ASIC+ASIC+存储器为例：存储器为例：存储器为例：存储器为例：该堆叠最底层是该堆叠最底层是该堆叠最底层是该堆叠最底层是ASICASICASICASIC（特殊用途的（特殊用途的（特殊用途的（特殊用途的ICICICIC），在），在）
21、，在），在ASICASICASICASIC上面堆叠上面堆叠上面堆叠上面堆叠2 2 2 2层存储器层存储器层存储器层存储器ASIC+ASIC+存储器存储器存储器存储器POPPOPPOPPOP堆叠贴片过程堆叠贴片过程堆叠贴片过程堆叠贴片过程 2021/9/2619PoPPoP面面贴装工艺过程贴装工艺过程 底部器件（第一层）在底部器件（第一层）在底部器件（第一层）在底部器件（第一层）在PCBPCBPCBPCB上印刷焊膏上印刷焊膏上印刷焊膏上印刷焊膏贴装贴装贴装贴装 顶部器件（第二层、第三层）浸蘸膏状助焊剂（或焊膏）顶部器件（第二层、第三层）浸蘸膏状助焊剂（或焊膏）顶部器件（第二层、第三层）浸蘸膏状助
22、焊剂（或焊膏）顶部器件（第二层、第三层）浸蘸膏状助焊剂（或焊膏）堆叠在贴装好的器件上面堆叠在贴装好的器件上面堆叠在贴装好的器件上面堆叠在贴装好的器件上面将助焊剂或焊膏刮平将助焊剂或焊膏刮平将助焊剂或焊膏刮平将助焊剂或焊膏刮平 浸蘸膏状助焊剂或焊膏浸蘸膏状助焊剂或焊膏浸蘸膏状助焊剂或焊膏浸蘸膏状助焊剂或焊膏 蘸取蘸取蘸取蘸取1/21/21/21/2焊球直径高度焊球直径高度焊球直径高度焊球直径高度 2021/9/2620 PoP PoP装配工艺的关注点装配工艺的关注点 顶部元件助焊剂或锡膏量的控制顶部元件助焊剂或锡膏量的控制顶部元件助焊剂或锡膏量的控制顶部元件助焊剂或锡膏量的控制 贴装过程中基准点
23、的选择和压力的控制贴装过程中基准点的选择和压力的控制贴装过程中基准点的选择和压力的控制贴装过程中基准点的选择和压力的控制 底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制 回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制 回流焊接后的检查回流焊接后的检查回流焊接后的检查回流焊接后的检查 可靠性可靠性可靠性可靠性(是否需要底部填充是否需要底部填充是否需要底部填充是否需要底部填充)2021/9/2621 顶部元件助焊剂或焊膏量的控制顶部元件助焊剂或焊膏量的控制顶部元件助焊剂或焊膏量的控制顶部元件助焊剂或焊膏量的控制 顶
24、部器件浸蘸助焊剂或焊膏的厚度需要根据顶部器件的焊顶部器件浸蘸助焊剂或焊膏的厚度需要根据顶部器件的焊顶部器件浸蘸助焊剂或焊膏的厚度需要根据顶部器件的焊顶部器件浸蘸助焊剂或焊膏的厚度需要根据顶部器件的焊球尺寸来确定，一般要求蘸取球尺寸来确定，一般要求蘸取球尺寸来确定，一般要求蘸取球尺寸来确定，一般要求蘸取1/21/21/21/2焊球直径的高度焊球直径的高度焊球直径的高度焊球直径的高度 要求保证适当的而且稳定均匀的厚度要求保证适当的而且稳定均匀的厚度要求保证适当的而且稳定均匀的厚度要求保证适当的而且稳定均匀的厚度 长条形助焊剂浸蘸槽长条形助焊剂浸蘸槽长条形助焊剂浸蘸槽长条形助焊剂浸蘸槽 四个吸嘴同时
25、浸蘸助焊剂四个吸嘴同时浸蘸助焊剂四个吸嘴同时浸蘸助焊剂四个吸嘴同时浸蘸助焊剂 蘸取蘸取蘸取蘸取1/21/21/21/2焊球直径高度焊球直径高度焊球直径高度焊球直径高度 2021/9/2622顶部元件浸蘸助焊剂还是焊膏的考虑顶部元件浸蘸助焊剂还是焊膏的考虑 浸蘸焊膏可以一定程度的补偿元件的翘曲变形，同时焊接浸蘸焊膏可以一定程度的补偿元件的翘曲变形，同时焊接浸蘸焊膏可以一定程度的补偿元件的翘曲变形，同时焊接浸蘸焊膏可以一定程度的补偿元件的翘曲变形，同时焊接完后元件离板高度完后元件离板高度完后元件离板高度完后元件离板高度(Standoff)(Standoff)(Standoff)(Standoff)
26、稍高，对于可靠性有一定的稍高，对于可靠性有一定的稍高，对于可靠性有一定的稍高，对于可靠性有一定的帮助，但浸蘸焊膏会加剧元件焊球本来存在的大小差异帮助，但浸蘸焊膏会加剧元件焊球本来存在的大小差异帮助，但浸蘸焊膏会加剧元件焊球本来存在的大小差异帮助，但浸蘸焊膏会加剧元件焊球本来存在的大小差异,可可可可能导致焊点开路。能导致焊点开路。能导致焊点开路。能导致焊点开路。另外，需要考虑优先选择低残留免清洗助焊剂或焊膏，如另外，需要考虑优先选择低残留免清洗助焊剂或焊膏，如另外，需要考虑优先选择低残留免清洗助焊剂或焊膏，如另外，需要考虑优先选择低残留免清洗助焊剂或焊膏，如果需要底部填充工艺的话，必须考虑助焊剂
27、（或焊膏）与果需要底部填充工艺的话，必须考虑助焊剂（或焊膏）与果需要底部填充工艺的话，必须考虑助焊剂（或焊膏）与果需要底部填充工艺的话，必须考虑助焊剂（或焊膏）与阻焊膜及底部填充材料的兼容性问题。阻焊膜及底部填充材料的兼容性问题。阻焊膜及底部填充材料的兼容性问题。阻焊膜及底部填充材料的兼容性问题。2021/9/2623顶部元件浸蘸助焊剂还是焊膏的讨论顶部元件浸蘸助焊剂还是焊膏的讨论 选择什么样的选择什么样的选择什么样的选择什么样的fluxfluxfluxflux非常重要，纯的膏状非常重要，纯的膏状非常重要，纯的膏状非常重要，纯的膏状fluxfluxfluxflux还是还是还是还是带有金属成带有
28、金属成带有金属成带有金属成分的分的分的分的paste fluxpaste fluxpaste fluxpaste flux？最初大多采用纯的膏状最初大多采用纯的膏状最初大多采用纯的膏状最初大多采用纯的膏状fluxfluxfluxflux 由于金属成分，可以弥补因为元件变形产生的缝隙，因此越由于金属成分，可以弥补因为元件变形产生的缝隙，因此越由于金属成分，可以弥补因为元件变形产生的缝隙，因此越由于金属成分，可以弥补因为元件变形产生的缝隙，因此越来越来越来越来越被较多的公司采用，例如被较多的公司采用，例如被较多的公司采用，例如被较多的公司采用，例如panapanapanapana公司采用公司采用公
29、司采用公司采用Sn/AgSn/AgSn/AgSn/Ag合金，合金，合金，合金，而且不是球状的颗粒；其他公司都采用而且不是球状的颗粒；其他公司都采用而且不是球状的颗粒；其他公司都采用而且不是球状的颗粒；其他公司都采用SnAgCuSnAgCuSnAgCuSnAgCu合金。合金。合金。合金。2021/9/2624 贴装过程中基准点的选择和压力的控制贴装过程中基准点的选择和压力的控制贴装过程中基准点的选择和压力的控制贴装过程中基准点的选择和压力的控制 贴装第一层贴装第一层贴装第一层贴装第一层ASICASICASICASIC时采用时采用时采用时采用PCBPCBPCBPCB上的局部上的局部上的局部上的局部
30、MarkMarkMarkMark进行基准校准的。进行基准校准的。进行基准校准的。进行基准校准的。由于堆叠器件时不在同一个平面，由于堆叠器件时不在同一个平面，由于堆叠器件时不在同一个平面，由于堆叠器件时不在同一个平面，贴装堆叠器件时必须利用底部器件上表面的贴装堆叠器件时必须利用底部器件上表面的贴装堆叠器件时必须利用底部器件上表面的贴装堆叠器件时必须利用底部器件上表面的 Mark Mark Mark Mark进行基准校准，进行基准校准，进行基准校准，进行基准校准，这样才能保证贴装精度。这样才能保证贴装精度。这样才能保证贴装精度。这样才能保证贴装精度。PoPPoPPoPPoP贴装机的贴装头应配置贴装
31、机的贴装头应配置贴装机的贴装头应配置贴装机的贴装头应配置Z Z Z Z轴高度传感器，轴高度传感器，轴高度传感器，轴高度传感器，浸蘸助焊剂及贴装过程中需要浸蘸助焊剂及贴装过程中需要浸蘸助焊剂及贴装过程中需要浸蘸助焊剂及贴装过程中需要较低的贴装压力，过高的压力会使底层元件的锡膏压塌，造成短路和锡珠，较低的贴装压力，过高的压力会使底层元件的锡膏压塌，造成短路和锡珠，较低的贴装压力，过高的压力会使底层元件的锡膏压塌，造成短路和锡珠，较低的贴装压力，过高的压力会使底层元件的锡膏压塌，造成短路和锡珠，压力不平衡还会导致器件倒塌压力不平衡还会导致器件倒塌压力不平衡还会导致器件倒塌压力不平衡还会导致器件倒塌。
32、多层堆叠贴装后在传送过程中要求传输轨道运转更加平稳，机器设备之间的多层堆叠贴装后在传送过程中要求传输轨道运转更加平稳，机器设备之间的多层堆叠贴装后在传送过程中要求传输轨道运转更加平稳，机器设备之间的多层堆叠贴装后在传送过程中要求传输轨道运转更加平稳，机器设备之间的轨道接口要顺畅，避免回流焊接之前传送过程中的震动冲击。轨道接口要顺畅，避免回流焊接之前传送过程中的震动冲击。轨道接口要顺畅，避免回流焊接之前传送过程中的震动冲击。轨道接口要顺畅，避免回流焊接之前传送过程中的震动冲击。另外，贴装机的送料器也要稳定。另外，贴装机的送料器也要稳定。另外，贴装机的送料器也要稳定。另外，贴装机的送料器也要稳定。
33、2021/9/2625 底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制底部元件锡膏印刷工艺的控制 底部元件球间距为底部元件球间距为底部元件球间距为底部元件球间距为0.5mm0.5mm0.5mm0.5mm或或或或0.4mm0.4mm0.4mm0.4mm的的的的CSPCSPCSPCSP，对于锡膏印刷，对于锡膏印刷，对于锡膏印刷，对于锡膏印刷是一个挑战，需要优化是一个挑战，需要优化是一个挑战，需要优化是一个挑战，需要优化PCBPCBPCBPCB焊盘的设计，印刷钢网的开孔焊盘的设计，印刷钢网的开孔焊盘的设计，印刷钢网的开孔焊盘的设计，印刷钢网的开孔设计也需要仔细考虑。锡
34、膏的选择也很关键，往往会有锡设计也需要仔细考虑。锡膏的选择也很关键，往往会有锡设计也需要仔细考虑。锡膏的选择也很关键，往往会有锡设计也需要仔细考虑。锡膏的选择也很关键，往往会有锡膏过量或不足的现象。膏过量或不足的现象。膏过量或不足的现象。膏过量或不足的现象。2021/9/2626 回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制回流焊接工艺的控制 首先需要首先需要首先需要首先需要细致地优化回流焊接温度曲线细致地优化回流焊接温度曲线细致地优化回流焊接温度曲线细致地优化回流焊接温度曲线。由于无铅焊接的温度较。由于无铅焊接的温度较。由于无铅焊接的温度较。由于无铅焊接的温度较高，例如高，例如高，
35、例如高，例如 0.3mm 0.3mm 0.3mm 0.3mm较薄的元件和基板在回流焊接过程中很容易产生较薄的元件和基板在回流焊接过程中很容易产生较薄的元件和基板在回流焊接过程中很容易产生较薄的元件和基板在回流焊接过程中很容易产生热变形；同时热变形；同时热变形；同时热变形；同时监控顶层元件表面与底层元件内部温度监控顶层元件表面与底层元件内部温度监控顶层元件表面与底层元件内部温度监控顶层元件表面与底层元件内部温度非常重要，非常重要，非常重要，非常重要，既要考虑顶层元件表面温度不要过高，又要保证底层元件焊球和既要考虑顶层元件表面温度不要过高，又要保证底层元件焊球和既要考虑顶层元件表面温度不要过高，又
36、要保证底层元件焊球和既要考虑顶层元件表面温度不要过高，又要保证底层元件焊球和锡膏充分熔化、形成良好的焊点。锡膏充分熔化、形成良好的焊点。锡膏充分熔化、形成良好的焊点。锡膏充分熔化、形成良好的焊点。升温速度建议控制在升温速度建议控制在升温速度建议控制在升温速度建议控制在1.5/s1.5/s1.5/s1.5/s以内，防止热冲击及炉内移位和其他以内，防止热冲击及炉内移位和其他以内，防止热冲击及炉内移位和其他以内，防止热冲击及炉内移位和其他焊接缺陷产生。在保证焊接品质的前提下让回流温度尽量低一些，焊接缺陷产生。在保证焊接品质的前提下让回流温度尽量低一些，焊接缺陷产生。在保证焊接品质的前提下让回流温度尽
37、量低一些，焊接缺陷产生。在保证焊接品质的前提下让回流温度尽量低一些，最大程度地降低热变形的可能。最大程度地降低热变形的可能。最大程度地降低热变形的可能。最大程度地降低热变形的可能。C4C4C4C4元件在焊接过程中，高度会有一定程度的降低，这可以补偿焊元件在焊接过程中，高度会有一定程度的降低，这可以补偿焊元件在焊接过程中，高度会有一定程度的降低，这可以补偿焊元件在焊接过程中，高度会有一定程度的降低，这可以补偿焊球高度的不一致性，但是基板焊盘要设计适当的公差，将焊接过球高度的不一致性，但是基板焊盘要设计适当的公差，将焊接过球高度的不一致性，但是基板焊盘要设计适当的公差，将焊接过球高度的不一致性，但
38、是基板焊盘要设计适当的公差，将焊接过程中的变形及不共面性一并考虑。程中的变形及不共面性一并考虑。程中的变形及不共面性一并考虑。程中的变形及不共面性一并考虑。选择焊接环境。在空气中焊接，特别是对于无铅工艺，会增加金选择焊接环境。在空气中焊接，特别是对于无铅工艺，会增加金选择焊接环境。在空气中焊接，特别是对于无铅工艺，会增加金选择焊接环境。在空气中焊接，特别是对于无铅工艺，会增加金属氧化、润湿不良、焊球不能完整塌陷；采用低氧气浓度的氮气属氧化、润湿不良、焊球不能完整塌陷；采用低氧气浓度的氮气属氧化、润湿不良、焊球不能完整塌陷；采用低氧气浓度的氮气属氧化、润湿不良、焊球不能完整塌陷；采用低氧气浓度的
39、氮气焊接，元件会出现立碑现象；焊接成本也会增加焊接，元件会出现立碑现象；焊接成本也会增加焊接，元件会出现立碑现象；焊接成本也会增加焊接，元件会出现立碑现象；焊接成本也会增加25%25%25%25%50%50%50%50%。2021/9/2627 回流焊接后的检查回流焊接后的检查 X-rayX-rayX-rayX-ray检查检查检查检查 堆叠两层应用堆叠两层应用堆叠两层应用堆叠两层应用X-rayX-rayX-rayX-ray来检查没有什么问题，只要在产品上设来检查没有什么问题，只要在产品上设来检查没有什么问题，只要在产品上设来检查没有什么问题，只要在产品上设计适当的参照，就可以轻易检查出元件是否
40、有偏移等。但计适当的参照，就可以轻易检查出元件是否有偏移等。但计适当的参照，就可以轻易检查出元件是否有偏移等。但计适当的参照，就可以轻易检查出元件是否有偏移等。但对于多层堆叠要清楚地检查各层焊点的情况，需要对于多层堆叠要清楚地检查各层焊点的情况，需要对于多层堆叠要清楚地检查各层焊点的情况，需要对于多层堆叠要清楚地检查各层焊点的情况，需要X X X X射线检射线检射线检射线检查仪具有分层检查的功能，例如查仪具有分层检查的功能，例如查仪具有分层检查的功能，例如查仪具有分层检查的功能，例如AgilentAgilentAgilentAgilent的的的的5DX5DX5DX5DX。检查底部元件和顶部元件
41、回流焊接前、后的空间关系检查底部元件和顶部元件回流焊接前、后的空间关系检查底部元件和顶部元件回流焊接前、后的空间关系检查底部元件和顶部元件回流焊接前、后的空间关系 2021/9/2628底部元件和顶部元件组装后的空间关系底部元件和顶部元件组装后的空间关系底部元件和顶部元件组装后的空间关系底部元件和顶部元件组装后的空间关系 PoPPoPPoPPoP装配的重点是需要控制元器件之间的空间关系，装配的重点是需要控制元器件之间的空间关系，装配的重点是需要控制元器件之间的空间关系，装配的重点是需要控制元器件之间的空间关系，如果它们之间没有适如果它们之间没有适如果它们之间没有适如果它们之间没有适当的间隙，会
42、产生致命的应力当的间隙，会产生致命的应力当的间隙，会产生致命的应力当的间隙，会产生致命的应力，直接影响可靠性和装配良率。概括起来需，直接影响可靠性和装配良率。概括起来需，直接影响可靠性和装配良率。概括起来需，直接影响可靠性和装配良率。概括起来需要关注以下几项空间关系：要关注以下几项空间关系：要关注以下几项空间关系：要关注以下几项空间关系：底部器件的塑封高度底部器件的塑封高度底部器件的塑封高度底部器件的塑封高度(0.27(0.27(0.27(0.27 0.35mm)0.35mm)0.35mm)0.35mm)顶部器件回流前焊球的高度顶部器件回流前焊球的高度顶部器件回流前焊球的高度顶部器件回流前焊球
43、的高度d1d1d1d1与间距与间距与间距与间距e1 e1 e1 e1 回流前，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙回流前，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙回流前，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙回流前，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙f1 f1 f1 f1 顶部器件回流后焊球的高度顶部器件回流后焊球的高度顶部器件回流后焊球的高度顶部器件回流后焊球的高度d2d2d2d2与间距与间距与间距与间距e2 e2 e2 e2 回流后，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙回流后，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙回流后，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙回流后，顶部器件底面和底部元件顶面的间隙f2f2f2f22021/
44、9/2629Assembly x-rayAssembly x-rayAssembly x-rayAssembly x-rayBottom component placement accuracy is very good.Bottom component placement accuracy is very good.2021/9/2630 PCB PCB 变形时影响到底层变形时影响到底层CSPCSP 合格焊点合格焊点合格焊点合格焊点 不合格焊点不合格焊点不合格焊点不合格焊点 不合格焊点不合格焊点不合格焊点不合格焊点 2021/9/2631 可靠性可靠性(是否需要底部填充是否需要底部填充und
45、erfillunderfill)目前大多采用目前大多采用目前大多采用目前大多采用underfillunderfillunderfillunderfill来解决可靠性问题，但是来解决可靠性问题，但是来解决可靠性问题，但是来解决可靠性问题，但是poppoppoppop的的的的underfillunderfillunderfillunderfill的难度可比一般的的难度可比一般的的难度可比一般的的难度可比一般的BGA/CSPBGA/CSPBGA/CSPBGA/CSP的难度要高很多，因的难度要高很多，因的难度要高很多，因的难度要高很多，因为有两个以上层面需要进行点胶，而且还要保证每层都能为有两个以上层
46、面需要进行点胶，而且还要保证每层都能为有两个以上层面需要进行点胶，而且还要保证每层都能为有两个以上层面需要进行点胶，而且还要保证每层都能均匀的布满，是个难题。均匀的布满，是个难题。均匀的布满，是个难题。均匀的布满，是个难题。胶水选择和胶水选择和胶水选择和胶水选择和填充填充填充填充工艺的合理安排很关键。工艺的合理安排很关键。工艺的合理安排很关键。工艺的合理安排很关键。2021/9/2632底部填充底部填充underfillunderfill 对于两层堆叠，可以对上层器件进行底部填充，也可以两层对于两层堆叠，可以对上层器件进行底部填充，也可以两层对于两层堆叠，可以对上层器件进行底部填充，也可以两层
47、对于两层堆叠，可以对上层器件进行底部填充，也可以两层器件都做填充。如果上下层器件外形尺寸相同，便没有空器件都做填充。如果上下层器件外形尺寸相同，便没有空器件都做填充。如果上下层器件外形尺寸相同，便没有空器件都做填充。如果上下层器件外形尺寸相同，便没有空间单独对上层器件进行底部填充。对上下层器件同时进行间单独对上层器件进行底部填充。对上下层器件同时进行间单独对上层器件进行底部填充。对上下层器件同时进行间单独对上层器件进行底部填充。对上下层器件同时进行底部填充时，填料能否在两层元件间完整流动需要关注。底部填充时，填料能否在两层元件间完整流动需要关注。底部填充时，填料能否在两层元件间完整流动需要关注
48、。底部填充时，填料能否在两层元件间完整流动需要关注。适当的点胶路径，适当的胶量控制可以有效控制填料中的适当的点胶路径，适当的胶量控制可以有效控制填料中的适当的点胶路径，适当的胶量控制可以有效控制填料中的适当的点胶路径，适当的胶量控制可以有效控制填料中的气泡。回流焊接过程中过多的助焊剂残留会影响到添填料气泡。回流焊接过程中过多的助焊剂残留会影响到添填料气泡。回流焊接过程中过多的助焊剂残留会影响到添填料气泡。回流焊接过程中过多的助焊剂残留会影响到添填料在元件下的流动，导致气孔的出现在元件下的流动，导致气孔的出现在元件下的流动，导致气孔的出现在元件下的流动，导致气孔的出现 。2021/9/2633可
49、靠性是另一关注的重点可靠性是另一关注的重点可靠性是另一关注的重点可靠性是另一关注的重点 目前，环球仪器目前，环球仪器目前，环球仪器目前，环球仪器SMTSMTSMTSMT工艺实验室正在进行的另一个项目就是堆叠装配工艺实验室正在进行的另一个项目就是堆叠装配工艺实验室正在进行的另一个项目就是堆叠装配工艺实验室正在进行的另一个项目就是堆叠装配可靠性的研究。从目前采用跌落测试的研究结果来看，失效主要发生在可靠性的研究。从目前采用跌落测试的研究结果来看，失效主要发生在可靠性的研究。从目前采用跌落测试的研究结果来看，失效主要发生在可靠性的研究。从目前采用跌落测试的研究结果来看，失效主要发生在两层元件之间的连
50、接。位置主要集中在元件角落处的焊点。失效模式为两层元件之间的连接。位置主要集中在元件角落处的焊点。失效模式为两层元件之间的连接。位置主要集中在元件角落处的焊点。失效模式为两层元件之间的连接。位置主要集中在元件角落处的焊点。失效模式为在底部元件的上表面焊点沿在底部元件的上表面焊点沿在底部元件的上表面焊点沿在底部元件的上表面焊点沿IMCIMCIMCIMC界面裂开。似乎和界面裂开。似乎和界面裂开。似乎和界面裂开。似乎和Ni/AuNi/AuNi/AuNi/Au焊盘的脆裂相焊盘的脆裂相焊盘的脆裂相焊盘的脆裂相关，其失效机理还有待进一步研究。关，其失效机理还有待进一步研究。关，其失效机理还有待进一步研究。