1、元件堆疊貼裝(PoP)技術研討及裝配演示環儀(蘇州)SMT工藝實驗室編輯ppt宗旨與目標隨著小型化高密度封裝的出現, 對高速與高精度裝配的要求變得更加關鍵. 相關的組裝設備和工藝也更具先進性與高靈活性. 元器件堆疊裝配(Package on Packaage)技術必須經受這一新的挑戰.為此，作為中國最有影響力的企業之一環球儀器公司-電子制造業原始設備制造商, 誠邀電子工業和半導體工業界的朋友出席我們的技術研討及設備展示會,共享我們的技術成果,從而輕松應對挑戰.加入到這次活動中來,您將獲得拓展知識和與業內同行交流經驗的機會,為您現在的或即將導入的裝配工藝節約時間和成本.研討主題-元器件堆疊裝配技

2、術研討及設備演示編輯ppt細間距CSP的錫膏印刷工藝助焊劑工藝回流焊接工藝的控制5.UIC設備上的解決方案議程1.堆疊式裝配市場的簡介2.元件堆疊技術驅動力3.堆疊封裝(PoP)工藝的關注點4.裝配工藝的控制編輯pptFlip Chip in Package(倒裝晶片封裝于元器件中)Multi chip module(多芯片模組)Image sensors(影像傳感器)Flip Chip on Flex(倒裝晶片著裝軟板上)倒裝晶片及高精度的一些應用Wi-Fi (無線局域網絡天線)System-in-a-PackageBluetooth (系統封裝-藍牙)編輯pptHDD(硬盤)with Di

3、spensing(有底部填充的疊裝模塊)Automotive ModuleWF Die Attach(貼裝有晶圓的汽車電子模塊)Flip chip andpassives onMicroprocessors(有倒裝晶片和被動Power Module(電源模組)Medical Sensor(醫用傳感器-心臟起搏器)Heated Spindle(加熱的貼片軸)元件的微處理器)RFIDReel-to-Reel(無線射頻識別器卷帶式)高精度的一些應用Stacked Module編輯ppt封裝的發展趨勢系統集成封裝(SiP)/堆疊封裝(PoP)傳統的裝配等級演進而來集成式的封裝技術半導體裝配與傳統電路板

4、裝配間的集成半導體裝配設備中的特征功能開始出現在多功能精細間距貼片機上較高的精度助焊劑的使用使用倒裝晶片的工藝和其周邊結構編輯ppt堆疊封裝的增長Reference: Prismark編輯ppt微型化 + 功能強化3D裝配“芯片內置系統”的方式有它的局限性倒裝片/系統內置裝配技術趨于成熟 半導體裝配與傳統電路板裝配間的相互匯聚集成希望能利用現有的SMT下游資源以及物流供應鏈PoP技術的推動力PoP-Package on Package(Amkor)無線通信技術的無所不在寬帶通信 新型數字信號處理器 需要經改良的封裝性能解決方案之一是在邏輯控制器上方放置一枚存儲元件（通常為DRAM）編輯pptP

5、oP技術的推動力PoP的應用移動多媒體電子產品,如手機, EMPG4,數碼像機,記憶卡等編輯ppt系統內置封裝ITRS 的分類技術芯片/ 元件結構并排貼裝堆疊結構內埋結構編輯ppt堆疊工藝: 已應用的芯片堆疊技術(STMICRO 堆疊的CSP) ST聲稱迄今厚度到40微米的芯片可以從兩個堆疊到八個(SRAM，NOR/NANDflash,DRAM 40微米的芯片堆疊8個總厚度為，堆疊兩個厚度為編輯ppt堆疊封裝：器件內置器件(PiP)-元件級裝配優點 較低的器件外廓或高度 單個器件的裝配成本較低LGA取代了BGA內層器件無激光標記劣處 采用標準的電路板裝配工藝 總成本較高 器件由IDM選定而非裝

6、配者 事先已確定的存儲器件構造Source: ITRS 2005 Roadmap編輯ppt堆疊工藝：堆疊封裝 (PoP)-板級裝配優點裝配前各個器件可被單獨測試，從而保障了更高的良品率可組合不同供應商的器件總的堆疊制造成本可降至最低電路板裝配層次的 PoP劣處更復雜的裝配工藝流程較高的裝配外廓對3G移動電話和數碼相機這是優選裝配的方案編輯ppt堆疊工藝：堆疊封裝 (PoP)-板級裝配編輯ppt各種堆疊封裝工藝成本比較堆疊封裝的各種選擇裝配成本比較基板芯片貼附金屬打線塑封焊球晶圓薄化處理編輯pptAmkor PoP封裝的結構解剖Amkor PoP典型結構底部PSvfBGA頂部Stacked CS

7、P(FBGA)Smart and 3G cellular phones, such as the Motorola unit,are a primary application for stacked package types. The crosssection at top uses a high-density PSvfBGA package編輯ppt底部PSvfBGA結構外形尺寸10-15mm中間焊盤間距0.65mm,底部焊球間距0.5mm(0.4mm)基板FR-5焊球材料 63Sn37Pb/Pb-freeAmkor PoP封裝的結構解剖編輯ppt頂部SCSP結構外形尺寸4-21mm底

8、部球間距基板Polyimide焊球材料 63Sn37Pb/Pb-free球徑Amkor PoP封裝的結構解剖編輯pptAmkor PoP發展藍圖底層 BGA 凸焊球引腳間距 0.5mm 至 頂部 BGA 凸焊球引腳間距 0.65mm 至 全部電路層數量 邏輯/存儲器件通常為 2-4 層 存儲型 PoP 可達 8 層編輯pptPoP封裝的結構解剖PSvfBGA 和 SCSP組裝后的空間關系底部器件的模塑高度(0.27-0.35mm)頂部器件回流前焊球的高度與間距回流前,頂部器件底面和底部元件頂面的間隙頂部器件回流后焊球的高度與間距回流后,頂部器件底面和底部元件頂面的間隙編輯pptPoP封裝的結構

9、解剖影響其空間關系的因素焊盤的設計阻焊膜窗口焊球尺寸焊球高度差異蘸取的助焊劑或錫膏的量貼裝的精度回流環境和溫度元器件和基板的翹曲變形底部器件模塑厚度其焊接后的空間關系影響到裝配良率及可靠性編輯pptPoP的SMT工藝流程典型的SMT 工藝流程非PoP面元件組裝(印刷,貼片,回流和檢查)PoP面錫膏印刷PSvfBGA底部元件和其它器件貼裝PSvfBGA底部元件蘸取助焊劑或錫膏SCSP/FBGA頂部元件蘸取助焊劑或錫膏SCSP/FBGA頂部元件貼裝回流焊接及檢測注意對于SCSP/FBGA,印刷錫膏已無可能,優選蘸取免洗助焊劑工藝編輯ppt堆疊封裝工藝電路板層面 印刷焊膏 貼放片狀元件 高速 IC

10、貼裝所有“首層器件”的貼裝以整板基準點為參考 頂層 CSP 的特殊工藝將“頂層”CSP 浸蘸助焊劑而后以低壓力貼放至“底部”CSP 之上，該貼片動作使用同一整板基準點與倒裝片相較，助焊劑浸蘸裝置需要更深更大的的浸蘸盤CSP 器件由 JEDEC 托盤或編帶供料 回流焊接編輯pptPoP的組裝工藝這里我們討論底部和頂部元件的組裝工藝-CSP/FBGA的裝配底部元件裝配0.5mm 或0.4mm CSP錫膏印刷,SnPb或Lead-free拾取及貼裝頂部元件裝配0.65mm FBGA或助焊劑工藝或錫膏工藝,蘸取助焊劑或錫膏拾取和貼裝與底部元件一起回流焊接編輯pptPoP的組裝工藝的關注點頂部元件助焊劑

11、或錫膏量的控制助焊劑vs錫膏助焊劑或錫膏的厚度焊球蘸取量的差異貼裝頂部元件壓力的控制過大的壓力會影響到底部元件,使PCB焊盤上錫膏擠開,引起短路或錫珠元器件存在的翹曲變形及在回流過程中特別是無鉛工藝中由于高溫引起的變形底部元件錫膏印刷工藝的控制對0.5/0.4mm CSP,錫膏印刷成為關鍵PCB焊盤的設計印刷鋼網的設計印刷參數的優化及控制回流焊接N2 vs 空氣高溫的影響編輯ppt對于鋼網的設計我們傾向于使用 6mil 厚度的網板以與大多數現行的SMT技術兼容但是，6mil 網板可能并不適用，對于 0.4mm 間距裝配非常可能需要 5mil 甚至 4mil 的網板 還是可以與大多數 SMT 裝

12、配技術相容 焊膏流體特性變得尤為重要網板開孔尺寸受限于精細腳間距. 阻塞可能成為問題. 即使如此，我們還是建議使用 3 型焊膏對開孔尺寸/網板厚度進行設計組裝工藝的控制-鋼網設計編輯ppt印刷過量淀積焊膏量大，導致橋接印刷不充分淀積焊膏量少，可能導致開路（未經驗證）0.4mm 間距的印刷組裝工藝的控制-鋼網設計編輯ppt獲得滿意印刷品質的關鍵錫膏在鋼網上要形成良好的“滾動”,而不是“滑動”錫膏滾動柱表面要相對光滑均勻,外形要中心對稱刮刀刮過后孔要被完全填充刮刀刮過后鋼網要很干凈,沒有錫膏留在后面脫模后孔壁要沒有錫膏或非常少的錫膏留在其上那末如何調節印刷參數獲得較理想的印刷效果呢?組裝工藝的控制

13、-印刷工藝編輯ppt錫膏內足夠的填充壓力是關鍵,但印刷是非常復雜的過程,各參數有交互作用where P = hydraulic pressure in the paste = paste viscosityv = squeegee speedV = paste volume in front of the squeegee = squeegee angle of attack組裝工藝的控制-印刷工藝編輯ppt貼裝PSvfBGA底部元件工藝中注意基準點的選擇貼裝壓力,150g吸嘴的選擇照像機光源的控制PSvfBGA的貼裝精度會影響到其與FBGA/SCSP的空間關系,可能影響到最終的裝配良率組裝工

14、藝的控制-貼裝工藝編輯ppt焊球的高度及其分布定義工藝窗口)拾取和貼裝刮刀助焊劑薄膜助焊接厚度直線往復運動組裝工藝的控制-蘸取助焊劑工藝對于SCSP/FBGA的裝配,印刷錫膏已很困難,推薦采用蘸取免洗助焊劑工藝(dipping flux) 消除多余粘附之問題 免洗助焊劑改善可靠性 材料的選擇對可靠性非常重要 保證助焊劑薄膜的厚度使焊球上有足夠的助焊劑(以編輯ppt蘸取助焊劑工藝刮刀助焊劑薄膜助焊劑只蘸在錫球上設定膜厚使錫球蘸取足夠助焊劑編輯ppt貼裝工藝流程板基準點辨識定位基準點或焊墊拾取元件華夫盤, 真空盤, 送料器元件辨識根據元件焊球辨識局部基準點辯識蘸取助焊劑元件貼裝吸嘴選擇 vs 硅材

15、FiducialrecognitionComponentrecognitionDiepick-upLocal fiducialFluxingPlacement編輯ppt 回流前 回流過程灰塵,手印 .排氣是否需要無塵室? 焊接不象邦定對灰塵微粒等那樣敏感, 推薦使用象SMT生產車間同一潔凈度之環境操作 貼片后 回流后 回流后焊點缺失焊點破裂助焊劑殘留貼裝工藝的關注點污染, 環境, 操作對貼裝品質的影響污染編輯pptDieBoardBefore reflowAfter reflowPad125 um45 um80 umFluxBump heightdifference焊球高度的不一致性影響助焊劑

16、的蘸取也影響實際焊點的成形 損壞的球可能蘸取不到助焊劑. 蘸取助焊劑的焊球回流焊接,排除損壞的情況, 是否接觸基板?焊接點熔接后通常能補償實體焊球的高度變化. 要設計適當的公差.貼裝工藝的關注點共面 - 基板翹曲編輯pptF lu x回流焊接工藝的控制頂部元件蘸取助焊劑貼裝到底部元件上SMT回流爐內充分對流熱傳導B u m p h e ig h td iffe re n c e編輯ppt回流焊接工藝的控制回流焊接工藝的考慮空氣 vs 氮氣在空氣中焊接,特別是對于無鉛工藝,增加了金屬的氧化,潤濕不好,焊球不能完整的塌陷.在低氧氣濃度(50ppm)氮氣中焊接,降低了金屬氧化,潤濕效果好,能夠形成完

17、整的塌陷,而且表現出良好的自對中性. 但0201/0402這類元件會出現立碑現象,另外焊接成本也會增加25-50%.回流溫度參數如何獲得實際的溫度變化情況溫度曲線形態的選擇,RSR vs DR升溫的速度助焊劑活化溫度和時間液相以上時間回流最高溫度冷卻速度編輯ppt除了普通的PCBA常見缺陷外,對于PoP在焊接過程中可以預見的會出現哪些缺陷?底部元器件短路錫膏印刷,貼裝壓力,元件受熱變形頂部元器件電氣開路元件受熱變形,焊球高度差異,潤濕不良,底部元件模塑過厚,回流溫度頂部元件電氣短路助焊劑過多,熱變形,貼裝精度回流焊接工藝的控制編輯ppt焊接完成后兩元件之間有時會沒有間隙回流焊接工藝的控制元件之

18、間沒了間隙編輯ppt倒裝片仰視圖像，25微米直徑凸焊球/50微米腳間距環球儀器公司的解決方案環球儀器引用了她已受認證的倒裝片技術上的專長向業界提供市場上最佳的 PoP 裝配解決方案 線性馬達驅動的設備，以保障更高的貼裝精度經實踐驗證的助焊劑浸蘸功能，在該領域已裝機200余臺套同時多枚器件的助焊劑浸蘸高精度百萬像素照相機整合高度靈活性的精細間距裝配能力充分引用倒裝片裝配技術的專長編輯ppt與眾不同的技術無與倫比的貼裝技術，持續超越傳統界限 超過 180 項業界專利 傳承下來的“業界最佳”設備 GSM 貼裝平臺 全球多功能精細間距貼片機市場分額的領導者 擁有超強倒裝片裝聯能力的 GSMxs VRM

19、 線性馬達定位系統 VRM 技術，適用于高速高精度貼裝 為高可靠性和低維護要求的設計 為卓越技術和適中價格而在公司自家制造 高精度貼裝頭 是 FCOB 與 FCOF 處于領先地位的倒裝片的設備 助焊劑浸蘸 已裝機 200 余臺套在應用中 第二代的線性驅動設計 Magellan 數碼相機技術 高精度大視野 組合照明光源編輯ppt貼裝設備平臺的演變革新GSM GenesisAdVantisAdVantis xsGSM2GSM1GSMxs編輯pptGenesis 平臺業界最佳的多功能精細間距貼裝設備雙重驅動、雙貼裝臂的定位系統，以實現在低保養要求下的快速增速貼裝VRM線性馬達驅動精度GI-14 IC

20、:GX-11+/- 50 1.33 Cpk+/- 12 3 sigma（高精模式）速度5,200 (GI-14) CPH (IPC): IC30,000/22,400 (GI-14) CPH (樣本書規格/IPC):片狀元件所有倒裝片與 PoP 裝配功能的選擇都有編輯pptAdVantis XS平臺雙重驅動的單一定位系統VRM 線性馬達技術繼承了經業界實踐考驗的 GSMxs 技術精度(基板與基板間):+/-9 microns at +/- 3 sigma設備特征多貼片頭能力支持所有喂料器，包括晶圓喂料器貼裝基準速度較 GSMxs 在相同精度條件下加快了15-20%價格較 GSMxs 降低很多（

21、15%）編輯pptFlexJet3 貼裝頭7 枚直線排列轉軸(20 mm 間隔)可同時吸取多達 7 枚元件70 ms 動作周期元件范圍: 0201- 55x55 mm, 01005 (RFQ)可從編帶、料管、托盤和異型喂料器取件在生產中途更換多達 7 枚吸嘴需時 1秒貼裝頭上的照相機 (2.3 和 1.1 百萬像素)貼裝高度可達 34.3mm (順序貼片情形下)150 1000克貼裝壓力編輯pptIn Line 4 貼裝頭特點4 枚轉軸/吸嘴：轉軸間距 40mm 或 50 mm (RFQ)貼裝壓力150 - 2,500克元件重量最重可達 35 克150 克(RFQ)優點可貼裝寬廣范圍元器件的靈

22、活性經實踐驗證的貼裝技術編輯ppt高速浸蘸助焊劑特征線性驅動設計，以保障貼裝速度與重復性同時浸蘸所有 4/7 枚轉軸所吸器件互換式固定深度（無需調節）的助焊劑浸蘸模具為 CSP 浸蘸助焊劑而開發的更深更大的浸蘸盤快速釋放工裝模具，以實現簡易清洗可編程磨銑制作周期，確保助焊劑浸蘸的一致性推桿裝置用于移除任何跌落的器件線性薄膜助焊劑應用裝置(LTFA)編輯ppt可堆疊托盤式喂料器特征:托盤橫向放置（沿其短邊方向）最大托盤尺寸 334 mm x 180 mm最小托盤尺寸 自動、自規正的托盤對位能力托盤直接加載至可卸除式周轉箱內周轉箱升降機構可容納各類薄 / 厚托盤周轉箱存儲能力21 格薄托盤 10

23、格厚托盤高速托盤交換（少于 7 秒）編輯pptCSP器件同時浸蘸助焊劑Genesis 使用一7轉軸的貼片頭從 Devprotek 喂料器內吸取 CSP吸件、群浸蘸而后貼放至基板編輯ppt靈活, 快捷 由單一供應商提供的 GSM 解決方案共通的用戶界面共通大編程共通的喂料器共通的培訓共通的配件 Dimensions line 軟件的支持生產線優化、平衡、控制、產品交換以及材料管理 適合各種制造場合的模塊化解決方案三種機型覆蓋所有元件區域中級產量/中等品種混合 可根據制造需求增縮設備配置設備產能的建造模塊 貼裝生產中基板和料架靜止不動料帶黏接班人與器件驗證 靈活化生產支持最寬廣的元件范圍、基板尺寸

24、以及裝配方式平臺貼裝生產線的強大威力編輯ppt閃電貼片頭獨特的價值: 每個貼片頭有 30 個轉軸獨特性:每個貼片頭有 30 個轉軸55 ms 貼裝時間具有專利權的環球儀器技術設備價值:快速貼片轉換，快速吸件轉換更快，將貼片頭移動時間攤銷到更多的元件上穩健的設計，貼片轉軸機構可并行運作貼裝特殊/大元件時設備降速更少一項簡便的解決方案編輯pptFlexJet HeadLightning HeadInLine4 Head強大的貼裝能力寬廣的適貼元件范圍閃電式貼片頭(30轉軸) 無需貼片頭切換即可實現寬廣的適貼元件重疊區域 簡便快捷的平衡化生產FlexJet貼片頭(7轉軸)InLine4貼片頭(4轉軸

25、)COMPONENT RANGE Chip MELF Tant Cap SOIC TSOP DPAK QFP BGA PLCC CSP Electrolytic Cap CCGA Connectors Odd Form Pin-in-Paste Flip Chip編輯ppt(mm)24元件長度 (mm)元件高度ConnectorBGA-TCSPALC08061206TransistorSOP060304020201QFP3019LightningCM402強大的貼裝能力閃電貼片頭靈活、可靠、和高速閃電貼片頭 最寬廣的元件貼裝范圍、最多貼片轉軸/吸嘴、貼裝壓力傳感檢測、最優惠設備售價、最低保養要

26、求、業界最高速貼片頭。LightningNXTHS60, GXH, AX-5Diode編輯pptGSM GenesisAdVantis閃電式快速貼裝平臺高速貼片產量 GSM Genesis 57,000 (規格書) 36,500 (IPC標準) 38,000 (未來IPC標準)產量 AdVantis 30,000 (規格書) 21,500 (IPC標準)編輯ppt與業界同行的比較具有更快的速度4個或7個軸可以同時蘸取助焊劑或錫膏更高的貼裝精度精度可達9 micron 3 sigma,并且可以底部元件頂面的局部基準點來矯正上層元件, 有些同行的機器 不能做到,導致上層元件有偏移的風險可以處理很廣

27、泛的助焊劑和錫膏有些業界的 助焊劑或錫膏應用單元不能處理粘性較高的材料,蘸取的助焊劑或錫膏量會不穩定助焊劑或錫膏應用單元更簡單,易操作,易控制,易清潔徹底清潔僅需5分鐘,膜厚控制精確穩定. 而有些同行設備非常不便清潔,完全清潔需二十幾分鐘且無法精確控制膜厚蘸取工藝可以精確控制工藝靈活可控,可以先影像再蘸取助焊劑,也可以先蘸取助焊劑再影像.而有業界設備只能先蘸取助焊劑再影像, 在此過程中由于取料失敗而經常將吸嘴蘸在助焊劑里編輯ppt總結環球儀器已經針對堆疊裝配的需求成功的開發了數種解決方案環球儀器目前在該領域已有許多設備應用于 3G移動電話和視覺圖形處理模塊制作，以實現CSP器件的堆疊貼放和同時

28、對多器件進行助焊劑浸蘸編輯ppt為期一天的研討和實際操作培訓涵括:1. 元件堆疊組裝工藝,整個工藝的控制重點2. 元件堆疊組裝工藝對設備的基本要求3. 裝配工藝材料,包括PCB,助焊劑及錫膏等的應用,如何評估選擇這些工藝材料4. 哪些工藝條件或參數與裝配良率及可靠性相關,其如何影響裝配良率及可靠性研討會的形式包括課堂講解及利用示范線和實驗室設備實際組裝.七月份工場培訓的目標編輯ppt所需時間1 天, 7小時,詳細時間安排見隨后說明主要內容由二個模塊組成,每個模塊的詳細內容見隨后說明模塊1 : 元件堆疊裝配工藝模塊2 : 環球儀器對于元件堆疊裝配的解決方案工場培訓形式采取講座與裝配演示相結合的方

29、式裝配演示包括:設備方面實際組裝失效分析示范,包括光學顯微鏡,金相顯微鏡及切片實驗研討與實際裝配的時間安排編輯ppt時間內容09:00 12:00模塊 112:00 13: 00午餐13:00 14:00模塊 1 & 214:00 17:00實際操作 工藝 設備 材料 問答課程時間表模塊1 : 元件堆疊裝配工藝模塊2 : 環球儀器對于元件堆疊裝配的解決方案研討與實際操作的時間安排編輯ppt時間和地點安排日期:時間:地點:July-07-200609:00am-05:00pm環球儀器(蘇州)有限公司江蘇省蘇州市工業園區蔞葑東景工業坊44幢編輯ppt1.元件堆疊封裝技術介紹堆疊技術市場介紹堆疊裝配的市場驅動力元件堆疊封裝的細部結構元件堆疊裝配工藝裝配工藝的關注點錫膏印刷工藝密間距CSP的錫膏印刷控制PCB的設計和制造關注點助焊劑/錫膏浸蘸工藝助焊劑的應用