采用锡铅焊膏粘接的Sn—Ag—Cu BGA元件的焊点可靠性

在转向无铅电子产品过程中，元件供应商可能需要支持无铅和合铅元件的双线生产。而这可能合在生产制造中引起广泛的后勤问题。全部使用无铅元件是这个问题的一个解决方法。因此，用锡铅共晶焊膏粘接的Sn-Ag—Cu BGA元件的焊点可靠性需加讨论。在这篇论文中介绍了对两种无铅封装：超细间距BGA(VFBGA)和层叠式CSP(SCSP)的焊点可靠性评估结果，它们是应用锡铅共晶焊膏贴在PCB板上。而这些封装都是采用不同的回流曲线在标准的锡铅组装条件下组装的。采用合保温区或斜升区的热度曲线。回流峰值温度为208℃和222℃。组装后PCB(称为板级)进行温度循环(-40℃—125℃，每个循环30分钟)和落体实验。下面将会详细叙述失效分析。     

积层板用激光钻孔

1 前言 随着以BGA(CSP)为代表的半导体封装的高密度化或者倒芯片(FC,Flip Chip)安装技术的兴起,PCB已经发展到高密度化。以携带电话等为中心的电子机器正在迅速     

文献与摘要（76）

球栅阵列/印制电路板的互联设计指南BGA/PCB Interconnect Design Guidelines球栅阵列(BGA)是一种用于集成电路的封装形式。在印制板(PCB)组装过程中,焊球应用于BGA底部引脚,并贴装到同一引脚位置的印制板上。本文描述BGA/PCB设计的细节,包括针对1.27mm、1mm、     

QFN元件在SMA中的工艺技术探讨

QFN器件（Quad Flat No-lead方形扁平无引脚封装）具有良好的导电和散热性能、比传统的QFP器件体积更小、重量更轻，QFN器件和CSP有些相似，但元件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊后形成的焊点来实现的。从2001年被电子工业开始采用后，其应用一直在快速增长，现今每年有数10亿的QFN器件应用于SMT组装工艺过程中，由于器件本身设计和封装的特殊性，使其在SMT组装过程中失效机率加大，同时失效检查和返修也变得困难，本文将从QFN器件的结构开始逐步阐述。     

QFN封装的PCB焊盘和网板设计

近几年来,由于QFN封装（Quad Flat No-lead package,方形扁平无引脚封装）具有良好的电和热性能、体积小、重量轻,其应用正在快速增长.采用微型引线框架的QFN封装称为MLF（Micro Lead Frame,微引线框架）封装.QFN封装和CSP（Chip Size Package,芯片尺寸封装）有些相似,但元件底部没有焊球,与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏经过回流焊形成的焊点来实现的.QFN封装对工艺提出了新的要求,本文将对PCB焊盘和印刷网板设计进行探讨.     

为CSP和BGA设计的底部填充剂的工艺优势

底部填充剂技术推广到表面安装元件工艺上，如CSP和BGA。为CSP/BGA设计的底部填充剂具有操作和产量方面的优越性，易于储存，使用寿命长，可在线快速固化，同时也降低了粘度和比重，提高了点胶速度和流动速度；当然，也牺牲了一些材料的特性，产生较高的CTE。     

检测技术的发展趋势

由于组装技术的发展变化，PCB的组装工艺现在几乎都转向了表面贴装。今后，所贴装的元器件将从QFP等更多地转向间距更微细的TCP、BGA、CSP和FC。设计的自由度或布线的难度进一步提高，PCB向组合型(Build-up Type)基板方向发展。为适应这些组装技术的发展，相应的检测技术也必须跟上。     

SAC BGA元件使用共晶锡铅焊膏的焊点可靠性评定（二）

本文是英特尔公司关于研究Sn—Ag—Cu BGA类型元件使用共晶Pb—Sn焊膏（无铅的向下兼容问题）的一系列研究报告中的第二篇。在此系列研究中所使用的封装类型包括：a）0．5mm间距的vfBGA（极细间距BGA），b）0．8mm间距的SCSP（芯片级尺寸封装），C）1．0mm及1．27mm间距的wbPBGA（引线键合塑封BGA）。本文集中讨论wbPBGA元件与另外两种类型元件在使用共晶Pb-Sn焊膏的向下兼容问题上的对比效果。 元件的组装在标准的Pb—Sn组装条件下使用不同的回流温度曲线。峰值温度的设定从208℃到222℃。回流曲线类型有浸润型曲线（Soak profile）以及帐篷型曲线（Direct ramp up profile）。回流后的结果既有因为Sn—Ag—Cu BGA焊球完全熔化和塌落形成的一致的焊点微观结构，也有由于BGA焊球的部分熔化和塌落形成的非一致的焊点微观结构。焊点可靠性（SJR）的评估是根据温度循环（-40℃至125℃，每30分钟循环一次）以及机械震动测试所产生的失效来分析。焊点可靠性的测试及失效细节分析将在本文中被一一提及。[编者按]     

国外工艺文献导读

PCB组装的热温度曲线优化 热温度曲线在PCB组装中是关键的。本文描述了在EMS供应商Axiom电子公司使用的热温度曲线硬件和工艺管理软件解决方案,满足了今天的微电子组装所面临的热温度曲线挑战要求。再流焊的挑战包括高层数电路板的热不均匀性,这些电路板具有质量分布不均匀、元件尺寸变化,含有微BGA、高球数BGA、LGA等。     

BGA红外植球技术

BGA(Ball Grid Array)，即球栅阵列封装，是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互联，广泛应用于各类PCBA中。采用田口方法开展试验设计，对一类球栅阵列封装器件植球方法进行了研究，通过评估焊点推力和焊接界面金属间化合物厚度等参数响应，获得了组装工艺参数对BGA器件植球特征的影响规律。     

BGA组装技术与工艺

从BGA的封装形式、PCB的设计、焊膏印刷、贴片、回流焊接工艺等方面分析了BGA组装过程中应注意的问题及其预防措施。以常用的PBGA和CBGA为例,分析了两种不同封装形式BGA的结构特点和组装过程中应注意的问题,以焊膏Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2和Sn96.5Ag3.0Cu0.5为例,分析了传统的SnPb组装工艺和无铅组装工艺的特点,以提高BGA组装的质量。     

与无铅焊接工艺匹配的无铅BGA焊盘设计

BGA——阵列封装技术，因其强大的I／O接口优势、生产工艺简单及封装尺寸的小型化，使其在电子工业界的需求不断增加。原来的锡／铅组装工艺、生产及返工／返修工艺己趋成熟，不再是批量生产瓶颈，可谓“Trouble—free，无麻烦”，然而自2006—7—1，环境立法要求电子生产／设备／材料／工艺转向无铅生产，所以BGA器件封装材料、与之匹配的BGA焊盘设计及PCB组装工艺都要逐步满足无铅需求。     

QFN封装元件的板级组装和可靠性研究

近两年来，QFN封装(Quad flat No—lead方形扁平无引脚封装)由于其良好的电和热性能，得到了快速的推广和应用。采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装(Micro Lead Frame——微引线框架)。全球最大微电子制造商之一的Amkor公司，已经销售MLF封装的IC超过1亿只。因此人们迫切希望了解有关QFN的焊盘设计、装配工艺以及板级可靠性设计和工艺等方面的技术问题。由于QFN封装没有焊球，元件与PCB的电气连接是通过印刷焊膏到PCB上，然后贴片和进行回流焊完成的。为了形成可靠的焊点，需要特别注意焊盘的设计，同样．由于这种元件底部有大面积焊盘，其表面贴装工艺很复杂，要求进行合适的模板设计、焊膏印刷，以及回流焊曲线设置。本文对上述各方面要求和影响进行探讨，对PCB焊盘设计、表面组装工艺以及板级组装的可靠性作了详细地介绍。     

QFN元件的贴装及返修工艺

QFN封装（Quard Flat No—lead方形扁平无引脚封装）具有良好的电性能和热性能、体积小、重量轻，其应用正在快速增长。QFN的封装和CSP有些相似，但元件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊形成的焊点来实现的，对PCB焊盘设计和表面贴装工艺提出了一些新的要求。印嗣网板设计、焊后检查、返侈等都是表面贴装过程中所应该关注的。     

焊接、BGA组装和回流焊成为行业工程师最具挑战性的问题NPL缺陷诊所向IPC APEX EXPO 2012进军

350多个工程师参加了IPC网络研讨会，主题为焊接和组装缺陷。他们对印制电路板、PCB组件和PCB组装工艺失效中最让人头疼的问题进行了投票。结果表明焊接、球栅阵列封装（BGA）组装和回流焊是最大的挑战，同时为网络研讨会协办单位英国国家物理实验室（NPL）提供了有用的信息，帮助他们为2月28日至3月1日在圣地亚哥举行的IPC APEX EXPO 2012上的NPL工艺缺陷诊所做准备。     

圆片级封装的板级跌落可靠性研究

圆片级封装(WLP)具有尺寸小、散热性能好、封测成本低等优点,广泛应用于便携式电子产品,其在跌落、碰撞等环境下的可靠性越来越受到重视。将WLP器件组装到PCB基板上,按照JEDEC电子产品板级跌落实验标准进行实验,研究了WLP元件引脚节距、焊球尺寸、PCB焊盘工艺等因素对样品可靠性的影响。对失效样品进行了切片制样,通过金相显微镜、能量色散X射线光谱(EDX)和扫描电子显微镜进行了分析,研究了WLP器件失效机理及其与器件焊球尺寸、节距之间的关系,讨论了底部填充料对WLP封装可靠性的改进作用。     

QFN元件的贴装及返修工艺

QFN封装（Quard Flat No—lead方形扁平无引脚封装）具有良好的电性能和热性能、体积小、重量轻，其应用正在快速增长。QFN的封装和CSP有些相似，但元件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊后形成的焊点来实现，对PCB焊盘设计和表面贴装工艺提出了一些新的要求。印刷网板设计、焊后检查、返修等都是表面贴装过程中应该特别关注的。     

在SMT工艺中实现FC的组装

随着技术的发展。越来越多电子产品供应商在设计中采用倒装芯片(Flip—Chip)技术。为了成功地使用这项技术，制造商必须对其SMT组装设备，材料(如助焊剂和底部填充胶)和工艺进行一些改进，并解决包括产量和质量等在内的其它与制造相关的问题。     

重视DFM，增加公司利淮

众所周知，电路和组装设计技术与元器件封装互连结构、电路板的组装模式是紧密相关的。随着IC技术和SMT日新月异的迅速发展，以及BGA、CSP、Flip Chip、LLP(Lead less Lead frame Package)、WLP、三维立体组件、SIP、SOC……等新型封装形式的不断涌现，不仅会使元器件、印制电路板、SMT的制造工艺技术发生一系列变革，同时对电路和组装设计技术也提出了严峻的挑战。     

芯片级尺寸封装返修技术工艺评定

与传统表面安装器件（SMD）方形扁平封装（QFP）相比,芯片规模封装（CSP）及焊球阵列封装（BGA）在元件尺寸方面显著缩减。回流后在芯片下方形成焊点的位置表明,目检是不可能的。对有缺陷的芯片而言,返修的唯一方法就是除去并替换该芯片。虽然元件拆除易于完成,但替换过程也许更复杂。比较两种PCB焊盘清洗方法并从最后的焊盘抛光得出结论,在第一个工艺技术中,采用热氮气脱焊技术回流焊盘上的任何残余焊料,并通过液化真空除去。第二个技术工艺涉及到使用网状焊料芯吸法及有刀片尖的焊接烙铁来除去PCB焊盘上的残余焊料。评定的四个淀积技术工艺,包括最小型模板、浸渍传递、接触及非接触模压技术。最小型模板用于把焊膏淀积到返修的元件部位的电子制造业的传统方法。