1 Танилцуулга
Хэлхээний самбарын угсралтын үед эхлээд хэлхээний самбарын гагнуурын дэвсгэр дээр гагнуурын зуурмагийг хэвлэж, дараа нь янз бүрийн электрон эд ангиудыг наасан байна. Эцэст нь дахин урсгалтай зуухны дараа гагнуурын зуурмаг дахь цагаан тугалганы ирмэгийг хайлуулж, цахилгаан дэд модулиудыг угсрахын тулд бүх төрлийн электрон эд анги, хэлхээний самбарын гагнуурын дэвсгэрийг хооронд нь гагнана. гадаргуу суурилуулах технологи (sMT) нь системийн түвшний багц (siP), ballgridarray (BGA) төхөөрөмж, цахилгаан нүцгэн чип, дөрвөлжин хавтгай тээглүүргүй багц (quad aatNo-хар тугалга, QFN гэгддэг) зэрэг өндөр нягтралтай сав баглаа боодлын бүтээгдэхүүнд улам бүр ашиглагдаж байна. ) төхөөрөмж.
Гагнуурын зуурмагийн гагнуурын үйл явц, материалын онцлогоос шалтгаалан эдгээр том гагнуурын гадаргуугийн төхөөрөмжийг дахин урсгалтай гагнуурын дараа гагнуурын гагнуурын хэсэгт нүх гарч, бүтээгдэхүүний цахилгаан шинж чанар, дулааны шинж чанар, механик шинж чанарт нөлөөлнө. тэр ч байтугай бүтээгдэхүүний эвдрэлд хүргэдэг тул гагнуурын зуурмагийг дахин урсгах гагнуурын хөндийг сайжруулах нь шийдвэрлэх шаардлагатай процесс, техникийн асуудал болж, зарим судлаачид BGA гагнуурын бөмбөлөгний гагнуурын хөндийн шалтгааныг шинжилж, судалж, сайжруулах шийдлүүдийг гаргаж өгсөн. paste reflow гагнуурын процессын гагнуурын талбайн QFN 10мм2-аас их эсвэл гагнуурын талбайд 6мм2-аас их нүцгэн чипний уусмал дутмаг байна.
Гагнуурын нүхийг сайжруулахын тулд Preformsolder гагнуур болон вакуум рефлюкс зуухны гагнуурыг ашиглана. Угсармал гагнуур нь урсгалыг зааж өгөх тусгай тоног төхөөрөмж шаарддаг. Жишээлбэл, чипийг угсармал гагнуур дээр шууд байрлуулсны дараа чип нь офсет болон нухацтай хазайдаг. Хэрэв флюс холбох чип нь дахин урсаж, дараа нь цэгтэй бол процесс нь хоёр дахин урсах замаар нэмэгдэж, угсармал гагнуур болон флюс материалын өртөг нь гагнуурын зуурмагаас хамаагүй өндөр байдаг.
Вакуум рефлюкс төхөөрөмж нь илүү үнэтэй, бие даасан вакуум камерын вакуум хүчин чадал маш бага, өртөг өндөр биш, цагаан тугалга цацах асуудал ноцтой байдаг нь өндөр нягтралтай, жижиг давирхай хэрэглэхэд чухал хүчин зүйл болдог. бүтээгдэхүүн. Энэхүү нийтлэлд гагнуурын хөндийг сайжруулах, гагнуурын хөндийгөөс үүссэн наалт болон хуванцар битүүмжлэлийн хагарлын асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд ердийн гагнуурын зуурмагийг дахин урсгах гагнуурын процесст үндэслэн шинэ хоёрдогч гагнуурын процессыг боловсруулж, нэвтрүүлсэн.
2 Гагнуурын зуурмаг хэвлэх дахин урсгалтай гагнуурын хөндий ба үйлдвэрлэлийн механизм
2.1 Гагнуурын хөндий
Дахин урсгасан гагнуурын дараа бүтээгдэхүүнийг рентген шинжилгээнд хамруулсан. 1-р зурагт үзүүлсэн шиг гагнуурын давхаргад гагнуур хангалтгүй байгаагаас илүү цайвар өнгөтэй гагнуурын бүсийн нүхнүүд илэрсэн.
Бөмбөлөгний нүхийг рентгенээр илрүүлэх
2.2 Гагнуурын хөндий үүсэх механизм
sAC305 гагнуурын зуурмагийг жишээ болгон авч үзвэл үндсэн найрлага, үйл ажиллагааг Хүснэгт 1-д үзүүлэв. Флюс ба цагаан тугалганы ирмэгийг зуурмаг хэлбэрээр холбосон байна. Цагаан тугалга гагнуур ба урсгалын жингийн харьцаа ойролцоогоор 9: 1, эзлэхүүний харьцаа 1: 1 орчим байна.
Гагнуурын зуурмагийг хэвлэж, янз бүрийн электрон эд ангиудын хамт суурилуулсны дараа гагнуурын зуурмаг нь рефлюкс зуухаар дамжин өнгөрөхдөө урьдчилан халаах, идэвхжүүлэх, буцалгах, хөргөх гэсэн дөрвөн үе шатыг давах болно. 2-р зурагт үзүүлсэн шиг гагнуурын зуурмагийн төлөв байдал нь янз бүрийн үе шатанд өөр өөр температуртай байдаг.
Дахин урсдаг гагнуурын хэсэг бүрийн профайлын лавлагаа
Урьдчилан халаах, идэвхжүүлэх үе шатанд гагнуурын зуурмаг дахь урсгал дахь дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь халах үед хий болж хувирна. Үүний зэрэгцээ гагнуурын давхаргын гадаргуу дээрх ислийг арилгах үед хий үүсэх болно. Эдгээр хийн зарим нь дэгдэмхий болж, гагнуурын зуурмагийг орхих бөгөөд урсгалын дэгдэмхий байдлаас болж гагнуурын ирмэгүүд нягт нягт нягтардаг. Рефлюксийн үе шатанд гагнуурын зуурмаг дахь үлдэгдэл урсгал хурдан ууршиж, цагаан тугалганы ирмэгүүд хайлж, бага хэмжээний дэгдэмхий хий, цагаан тугалганы ирмэгийн хоорондох агаарын ихэнх хэсэг нь цаг хугацаанд нь тархдаггүй. хайлсан цагаан тугалга болон хайлсан цагаан тугалганы хурцадмал дор гамбургер сэндвич бүтэц бөгөөд хэлхээний самбар гагнуурын дэвсгэр болон электрон эд ангиудыг барьж байна, мөн шингэн цагаан тугалга ороосон хий нь зөвхөн дээшээ хөвөх нь зугтах нь хэцүү байдаг дээд хайлах хугацаа нь маш их байна. богино. Хайлсан цагаан тугалга хөргөж, цул цагаан тугалга болоход гагнуурын давхаргад нүх гарч, гагнуурын нүх үүснэ, 3-р зурагт үзүүлэв.
Гагнуурын зуурмагийн дахин урсгалтай гагнуураар үүссэн хоосон зайны бүдүүвч диаграм
Гагнуурын хөндий үүсэх үндсэн шалтгаан нь хайлсны дараа гагнуурын зуурмагт ороосон агаар буюу дэгдэмхий хий бүрэн гадагшилдаггүйтэй холбоотой юм. Нөлөөлөх хүчин зүйлүүд нь гагнуурын зуурмагийн материал, гагнуурын зуурмаг хэвлэх хэлбэр, гагнуурын зуурмаг хэвлэх хэмжээ, рефлюкс температур, рефлюкс хугацаа, гагнуурын хэмжээ, бүтэц гэх мэт.
3. Гагнуурын зуурмагийг хэвлэх дахин урсгалтай гагнуурын нүхэнд нөлөөлөх хүчин зүйлсийг шалгах
Дахин урсдаг гагнуурын хоосон зайны гол шалтгааныг батлах, гагнуурын зуурмагаар хэвлэсэн дахин урсах гагнуурын хоосон зайг сайжруулах арга замыг олохын тулд QFN болон нүцгэн чип тестийг ашигласан. QFN болон нүцгэн чип гагнуурын зуурмагийн дахин урсгалтай гагнуурын бүтээгдэхүүний профайлыг Зураг 4-т үзүүлэв, QFN гагнуурын гадаргуугийн хэмжээ 4.4ммх4.1мм, гагнуурын гадаргуу нь цагаан тугалгатай давхарга (100% цэвэр цагаан тугалга); Нүцгэн чипний гагнуурын хэмжээ нь 3.0ммх2.3мм, гагнуурын давхарга нь никель-ванадийн хоёр металлын давхарга, гадаргуугийн давхарга нь ванади юм. Субстратын гагнуурын дэвсгэр нь цахилгаангүй никель-палладийн алтаар дүрэх ба зузаан нь 0.4μm/0.06μm/0.04μm байв. SAC305 гагнуурын зуурмаг, гагнуурын зуурмаг хэвлэх төхөөрөмж нь DEK Horizon APix, рефлюкс зуухны төхөөрөмж нь BTUPyramax150N, рентген төхөөрөмж нь DAGExD7500VR юм.
QFN болон нүцгэн чип гагнуурын зураг
Туршилтын үр дүнг харьцуулах ажлыг хөнгөвчлөхийн тулд 2-р хүснэгтэд заасан нөхцлийн дагуу дахин урсгал гагнуур хийсэн.
Дахин урсдаг гагнуурын нөхцлийн хүснэгт
Гадаргууг угсрах, дахин урсгалтай гагнуур хийж дууссаны дараа гагнуурын үеийг рентген шинжилгээгээр илрүүлэхэд QFN-ийн ёроолд гагнуурын давхаргад том нүх, нүцгэн чип байгааг Зураг 5-д үзүүлэв.
QFN ба чип голограмм (рентген туяа)
Цагаан тугалганы ирмэгийн хэмжээ, ган торны зузаан, нээлтийн талбайн хэмжээ, ган торны хэлбэр, рефлюкс хугацаа, зуухны оргил температур зэрэг нь гагнуурын хоосон зайд нөлөөлөх олон хүчин зүйл байдаг бөгөөд үүнийг ТМБ-ын туршилтаар шууд баталгаажуулах бөгөөд туршилтын тоо бүлгүүд хэтэрхий том байх болно. Корреляцийн харьцуулалтын тестээр гол нөлөөлөгч хүчин зүйлсийг хурдан шалгаж, тодорхойлж, улмаар ТМБ-аар гол нөлөөлөгч хүчин зүйлсийг оновчтой болгох шаардлагатай.
3.1 Гагнуурын нүх ба гагнуурын зуурмагийн цагаан тугалганы ирмэгийн хэмжээ
Төрөл 3 (шөрмөсний хэмжээ 25-45 мкм) SAC305 гагнуурын зуурмагийн туршилтын хувьд бусад нөхцөл өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Дахин урсгасны дараа гагнуурын давхаргын нүхийг хэмжиж, 4 төрлийн гагнуурын зуурмагтай харьцуулна. Гагнуурын давхаргын нүхнүүд нь хоёр төрлийн гагнуурын зуурмагийн хооронд тийм ч их ялгаатай биш байгаа нь янз бүрийн ирмэгийн хэмжээтэй гагнуурын зуурмаг нь гагнуурын давхаргын нүхэнд тодорхой нөлөө үзүүлэхгүй байгааг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь нөлөөлөх хүчин зүйл биш юм. Зурагт үзүүлсэн шиг. 6 Зурагт үзүүлснээр.
Төрөл бүрийн ширхэгийн хэмжээтэй металл цагаан тугалга нунтаг нүхний харьцуулалт
3.2 Гагнуурын хөндий ба хэвлэмэл ган торны зузаан
Дахин урсгасны дараа гагнасан давхаргын хөндийн талбайг 50 мкм, 100 мкм, 125 мкм зузаантай хэвлэсэн ган тороор хэмжиж, бусад нөхцлүүд өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Янз бүрийн зузаантай ган торны (гагнуурын зуурмаг) QFN-д үзүүлэх нөлөөг 75 мкм-ийн зузаантай хэвлэмэл ган тортой харьцуулж үзсэн бөгөөд ган торны зузаан ихсэх тусам хөндийн талбай аажмаар багасдаг. Тодорхой зузаантай (100мкм) хүрсний дараа хөндийн талбай урвуу болж, ган торны зузаан нэмэгдэхийн хэрээр 7-р зурагт үзүүлсэн шиг нэмэгдэж эхэлнэ.
Энэ нь гагнуурын зуурмагийн хэмжээг ихэсгэх үед рефлюкс бүхий шингэн цагаан тугалга нь чипээр бүрхэгдсэн бөгөөд үлдэгдэл агаар гарах гарц нь зөвхөн дөрвөн талдаа нарийхан байгааг харуулж байна. Гагнуурын зуурмагийн хэмжээг өөрчлөх үед үлдэгдэл агаарын гадагшлах гарц ихэсч, шингэн цагаан тугалгад ороосон агаар эсвэл дэгдэмхий хий ялгарах шингэн цагаан тугалга нь QFN болон чипний эргэн тойронд шингэн цагаан тугалга цацахад хүргэдэг.
Туршилтын үр дүнд ган торны зузаан нэмэгдэхийн хэрээр агаар эсвэл дэгдэмхий хий ялгарахаас үүссэн бөмбөлөг хагарах нь нэмэгдэж, QFN болон чипний эргэн тойронд цагаан тугалга цацах магадлал нэмэгддэг.
Янз бүрийн зузаантай ган торны нүхний харьцуулалт
3.3 Гагнуурын хөндий ба ган торны нүхний талбайн харьцаа
100%, 90%, 80% -ийн нээлтийн хурдтай хэвлэсэн ган торыг туршиж үзсэн бөгөөд бусад нөхцөл байдал өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Дахин урсгасны дараа гагнасан давхаргын хөндийн талбайг хэмжиж, 100% нээх хурдтай хэвлэсэн ган тортой харьцуулсан. Зураг 8-д үзүүлсэн шиг 100% ба 90% 80% нээх нөхцлөөр гагнасан давхаргын хөндийд мэдэгдэхүйц ялгаа байхгүй болохыг тогтоожээ.
Янз бүрийн ган торны өөр өөр нээлтийн талбайн хөндийн харьцуулалт
3.4 Гагнасан хөндий ба хэвлэмэл ган торон хэлбэр
b туузны гагнуурын зуурмагийг хэвлэх хэлбэрийн туршилт, налуу тор c, бусад нөхцөл өөрчлөгдөхгүй хэвээр байна. Дахин урсгасны дараа гагнуурын давхаргын хөндийн талбайг хэмжиж, хэвлэх дүрстэй харьцуулна a. 9-р зурагт үзүүлсэн шиг тор, тууз, налуу торны нөхцөлд гагнуурын давхаргын хөндийд мэдэгдэхүйц ялгаа байхгүй болохыг тогтоожээ.
Ган торны янз бүрийн нээлтийн горимд нүхний харьцуулалт
3.5 Гагнуурын хөндий ба рефлюкс хугацаа
Урт хугацааны рефлюкс хугацаа (70 сек, 80 сек, 90 сек) туршилтын дараа бусад нөхцлүүд өөрчлөгдөөгүй хэвээр байгаа бөгөөд гагнуурын давхаргын нүхийг рефлюксийн дараа хэмжиж, 60 секундын рефлюкс хугацаатай харьцуулж үзвэл рефлюкс хугацаа, гагнуурын нүхний талбай багассан боловч 10-р зурагт үзүүлснээр бууралтын далайц нь хугацаа нэмэгдэх тусам аажмаар буурч байна. Энэ нь рефлюксийн хугацаа хангалтгүй тохиолдолд рефлюкс хугацааг нэмэгдүүлэх нь агаарын бүрэн халихад таатай байгааг харуулж байна. хайлсан шингэн цагаан тугалгад ороосон боловч буцах хугацаа тодорхой цаг болсны дараа шингэн цагаан тугалгад ороосон агаар дахин халихад хэцүү байдаг. Рефлюкс хугацаа нь гагнуурын хөндийд нөлөөлдөг хүчин зүйлүүдийн нэг юм.
Янз бүрийн рефлюкс хугацааны уртыг хүчингүй харьцуулах
3.6 Гагнуурын хөндий ба зуухны оргил температур
Зуухны оргил температурын туршилт 240 ℃ ба 250 ℃ болон бусад нөхцөлд өөрчлөгдөөгүй тул гагнасан давхаргын хөндийн талбайг дахин урсгасны дараа хэмжиж, 260 ℃ зуухны оргил температуртай харьцуулахад зуухны оргил температурын өөр өөр нөхцөлд, гагнасан давхаргын хөндийн талбайг хэмжинэ. QFN болон чипийн гагнасан давхарга нь 11-р зурагт үзүүлсэн шиг мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөөгүй. Энэ нь зуухны өөр өөр оргил температур нь QFN болон чипийн гагнуурын давхаргын нүхэнд тодорхой нөлөө үзүүлэхгүй бөгөөд энэ нь нөлөөлөх хүчин зүйл биш гэдгийг харуулж байна.
Өөр өөр оргил температурын харьцуулалтыг хүчингүй болгох
Дээрх туршилтууд нь QFN болон чипний гагнуурын давхаргын хөндийд нөлөөлж буй чухал хүчин зүйлүүд нь рефлюкс хугацаа ба ган торны зузаан гэдгийг харуулж байна.
4 Гагнуурын оо хэвлэх дахин урсгалтай гагнуурын хөндийг сайжруулах
4.1 Гагнуурын хөндийг сайжруулах DOE туршилт
QFN болон чипний гагнуурын давхаргын нүхийг гол нөлөөлөгч хүчин зүйлсийн (рефлюкс хугацаа ба ган торны зузаан) оновчтой утгыг олох замаар сайжруулсан. Гагнуурын зуурмаг нь SAC305 type4, ган торон хэлбэр нь тор хэлбэртэй (100% нээх зэрэг), зуухны дээд температур 260 ℃, туршилтын бусад нөхцөл нь туршилтын төхөөрөмжийнхтэй ижил байв. ТМБ-ын туршилт, үр дүнг Хүснэгт 3-т үзүүлэв. Ган торны зузаан ба рефлюкс хугацааны QFN болон чип гагнуурын нүхэнд үзүүлэх нөлөөллийг Зураг 12-т үзүүлэв. Гол нөлөөлөгч хүчин зүйлсийн харилцан үйлчлэлийн шинжилгээгээр 100 μм ган торны зузааныг ашиглах нь тогтоогдсон. мөн 80 секундын рефлюкс хугацаа нь QFN болон чипний гагнуурын хөндийг мэдэгдэхүйц бууруулж чадна. QFN-ийн гагнуурын хөндийн хэмжээ дээд тал нь 27.8% -иас 16.1% хүртэл, чипний гагнуурын хөндийн хэмжээ дээд тал нь 20.5% -иас 14.5% хүртэл буурсан байна.
Туршилтанд 1000 бүтээгдэхүүнийг оновчтой нөхцөлд (100 мкм ган торны зузаан, 80 секундын рефлюкс) үйлдвэрлэсэн бөгөөд 100 QFN болон чипийн гагнуурын хөндийн хурдыг санамсаргүй байдлаар хэмжсэн. QFN-ийн гагнуурын хөндийн дундаж хэмжээ 16.4%, чипний гагнуурын хөндийн дундаж хэмжээ 14.7% байв Чип ба чипийн гагнуурын хөндийн хэмжээ мэдээж багассан.
4.2 Шинэ процесс нь гагнуурын хөндийг сайжруулдаг
Үйлдвэрлэлийн бодит нөхцөл байдал, туршилтаас харахад чипний доод хэсэгт гагнуурын хөндийн талбай 10% -иас бага байвал хар тугалга холбох, хэвлэх явцад чипний хөндийн байрлал хагарах асуудал үүсэхгүй. ТМБ-аас оновчтой болгосон процессын параметрүүд нь ердийн гагнуурын зуурмагийн гагнуурын цоорхойг шинжлэх, шийдвэрлэх шаардлагыг хангаж чадахгүй байгаа тул чипийн гагнуурын хөндийн талбайн хэмжээг цаашид бууруулах шаардлагатай байна.
Гагнуур дээр хучигдсан чип нь гагнуур дахь хий гадагшлахаас сэргийлдэг тул гагнуурын бүрээстэй хийг арилгах эсвэл багасгах замаар чипийн ёроол дахь нүхний хурдыг улам бууруулдаг. Хоёр гагнуурын оо хэвлэх замаар дахин урсгалтай гагнуур хийх шинэ процесс батлагдсан: нэг гагнуурын оо хэвлэх, нэг дахин урсгал нь QFN-ийг хамардаггүй, гагнуур дахь хий ялгаруулах нүцгэн чип; Хоёрдогч гагнуурын зуурмагийг хэвлэх, нөхөөс болон хоёрдогч рефлюкс хийх тодорхой үйл явцыг Зураг 13-т үзүүлэв.
75 μм зузаантай гагнуурын зуурмагийг анх удаа хэвлэх үед чип бүрхүүлгүй гагнуурын ихэнх хий нь гадаргуугаас гадагшилдаг бөгөөд рефлюксийн дараа зузаан нь ойролцоогоор 50 μм байна. Анхан шатны рефлюкс дууссаны дараа хөргөсөн хатуурсан гагнуурын гадаргуу дээр жижиг дөрвөлжин хэвлэнэ (гагнуурын зуурмагийн хэмжээг багасгах, хийн асгаралтыг багасгах, гагнуурын цацалтыг багасгах, арилгах зорилгоор), гагнуурын зуурмагийг 50 μм зузаантай (дээрх туршилтын үр дүнгээс үзэхэд 100 μм нь хамгийн тохиромжтой, тиймээс хоёрдогч хэвлэлийн зузаан нь 100 μм байна. 50 μм=50 μм), дараа нь чипийг суулгаж, дараа нь 80 секундын турш буцаж ирнэ. Эхний хэвлэх, дахин урсгасны дараа гагнуурын цоорхой бараг байхгүй, хоёр дахь хэвлэлтийн гагнуурын зуурмаг нь жижиг, гагнуурын нүх нь жижиг, 14-р зурагт үзүүлэв.
Гагнуурын зуурмагийг хоёр удаа хэвлэсний дараа хөндий зураг
4.3 Гагнуурын хөндийн нөлөөг шалгах
2000 бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх (эхний хэвлэх ган торны зузаан нь 75 μм, хоёр дахь хэвлэлийн ган торны зузаан нь 50 μм), бусад нөхцөл өөрчлөгдөөгүй, 500 QFN болон чип гагнуурын хөндийн хурдыг санамсаргүй хэмжиж, шинэ процессыг илрүүлсэн. Эхний рефлюксийн дараа хөндий байхгүй, хоёр дахь рефлюксийн дараа QFN Хамгийн их гагнуурын хөндийн хэмжээ 4.8%, чипний хамгийн их гагнуурын хөндийн хэмжээ 4.1% байна. Анхны нэг зуурмагаар хэвлэх гагнуурын процесс болон ТМБ-ын оновчтой процесстой харьцуулахад гагнуурын хөндий нь мэдэгдэхүйц багассан бөгөөд үүнийг Зураг 15-д үзүүлэв. Бүх бүтээгдэхүүний функциональ туршилтын дараа чипний хагарал илрээгүй.
5 Дүгнэлт
Гагнуурын зуурмагийн хэвлэх хэмжээ болон рефлюкс хугацааг оновчтой болгох нь гагнуурын хөндийн талбайг багасгах боломжтой боловч гагнуурын хөндийн хэмжээ их хэвээр байна. Хоёр гагнуурын оо хэвлэх дахин урсгалтай гагнуурын техникийг ашиглах нь гагнуурын хөндийн хурдыг үр дүнтэй, дээд зэргээр нэмэгдүүлэх боломжтой. QFN хэлхээний нүцгэн чипийн гагнуурын талбай нь массын үйлдвэрлэлд 4.4мм x4.1мм ба 3.0мм x2.3мм байж болно. Дахин урсдаг гагнуурын хөндийн хурдыг 5%-иас доош хянадаг бөгөөд энэ нь дахин урсгалтай гагнуурын чанар, найдвартай байдлыг сайжруулдаг. Энэхүү баримт бичгийн судалгаа нь том талбайн гагнуурын гадаргуугийн гагнуурын хөндийн асуудлыг сайжруулахад чухал ач холбогдолтой лавлагаа юм.
Шуудангийн цаг: 2023-07-05
