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Corner Bonding(四角邦定)工艺技术应用

发布时间: 2012-08-24 11:34 作者: 浏览次数: 3459 Views 字号:

前言:

   Corner Bonding是一种在线点胶和在线固化的工艺技术,其由于能很好起到提升BGA或CSP等焊接后的机械加固作用,降低机械疲劳和应力失效,保证焊锡品质的可靠性,并能做到生产效率最大化而被广泛应用。

    目前在业界通用的胶水固化工艺有:Under fill , Under bonding ,Corner Bonding 等,每个公司在导入胶水固化工艺前,应该根据产品的不同类型、产品可靠性要求、或客户的具体标准去评估和采用合适的胶水固化工艺。

一  导入Corner Bonding工艺技术时的注意事项

1      工艺流程的安排、生产的可操作性和生产效率的最大化:

根据此项要求,确定将Corner Bonding工艺安排在哪个工段进行,是在回流焊接前、锡膏印刷后,还是在其他的工序段,需要根据具体的要求确定。

2     固化胶水的选型:

         因为需要适应在线点胶和在线固化的工艺技术要求,所以固化胶必须具备以下几点特性:

2.1 同时适合手动/自动点胶机的工作条件。

2.2 具有可分离性和较高的粘度,且在分配后能保持形状,在24小时内不能有较大的坍塌和变形。

2.3 适合回流焊接温度曲线下的固化条件,其固化温度不能和锡膏的焊接温度发生冲突,且固化温度应远高于锡膏的液相线温度。

2.4 胶水固化后不能导致BGA/CSP本体形变而导致空焊发生。

2.5胶水的化学特性应稳定,不能导致BGA/CSP本体/Solder ball/solder pad/PCB腐蚀发生。

2.6 胶水固化后应具有相应的机械连接效果,增强机械抗振动/冲击的能力。

2.4 胶水具有易清洗和返修特点。

二  工艺试验项目选定

工艺工程师首先确定选型几种不Corner Bonding工艺同类型及厂商的胶水进行对比评估实验:

选样的胶水有:Loctite3609  ,  Panasonic400D。

考量的技术参数如下:

(备注评定等级: A 为良好; B 为一般; C 为较差)

项目

技术数据

Loctite3609

Panasonic400D

1

分配成型状况

A

A

2

冷热坍塌

B

A

3

固化状况

B

A

4

拉力测试

B

A

5

可靠性测试

B

A

6

Cross-section 切片试验

B

A

7

可返修性测试

A

A

三  工艺试验项目展开

 1 确定试验工艺流程:如图1所示

2 确定点胶的分布和模式:如图2和图3示

图2:

      

图3:

3 分配成型状况:

使用自动点胶机进行胶水分配,观察其分配特性:是否能很好的进行分配且成型良好,正常胶点的外观应是一个较标准的圆锥形,如图2示

使用厚度测试仪器量测其胶点的高度和直径,其规格为:1.2mm+/-0.2mm。

4 冷热坍塌测试:

放置已经分配好胶点的平板在常温下放置24小时,然后确认其冷坍塌性能,要求:形状保持良好,无大的坍塌和变形,并使用厚度测试仪器量测其胶点是否在规格:1.2mm+/-0.2mm 范围内。

放置已经分配好胶点的平板在常温下放置24小时,然后进行加热试验其热坍塌性能,              

试验条件:180℃/5分钟,要求:其形状保持良好,无大的坍塌和变形,并使用厚度测试仪器量测其胶点是否在规格:1.2mm+/-0.2mm 范围内。

5 点胶不良品定义(点胶后、回流固化前):

移位:    胶点超过位于PCB上的BGA白色定位外框或胶点接触BGA焊盘和及外围元件及测试点;胶点超出定义点胶位置。

胶量不足:  胶点高度和直径小于规定的范围。

漏胶:      在规定的位置没有胶点。

拖尾:      胶点不是一个较标准的圆锥形且在胶点的顶端有拖迤现象。

多胶与残胶:胶点高度和直径大于规定的范围;

            有明显多余的胶点重叠和在同一规定位置出现两个及以上的规则与不规则胶点;

            在非定义点胶位置出现不规则胶点和胶点残留,在一定的程度上影响外观。

6 固化状况确认和检验标准:

在回流焊接后,首先要确认BGA焊接是否可靠,和正常的焊接状况比较,其焊球的塌变是否正常,并使用X-Ray 去检查焊接点是否正常,是否有覆盖焊点而导致空焊的情况;然后确认胶水在固化 Bonding的品质状况,其判定标准应为:

良好: 红胶必须良好连接BGA本体和PCB板面,BGA本体的外沿和内侧各有50%的红胶相连接是最佳的状态

接受:红胶必须连接BGA本体和PCB板,BGA本体的外沿至少有15%的红胶显露。红胶必须连接BGA本体和PCB板,BGA本体的外沿至多有85%的红胶显露则可接受。

缺陷/不接受: 红胶没有连接BGA本体和PCB板,另外,漏胶, 残胶同样为不可接受。

7 拉力测试:

在回流固化后需要进行拉力测试,其拉力至少要达到2公斤以上才能满足机械应力要求,其拉力测试如图示意:

8        可靠性测试:

为验证固化胶水的可靠性能,有必要进行一系列的可靠性试验,推荐可靠性试验条件:

   8.1  ATC(加速冷热冲击)实验     (一个小时两个周期,一共46循环周期)

项目

条件

时间

1

-40℃至75℃

7分钟

2

75℃至-40℃

7分钟

3

-40℃

驻留8分钟

4

75℃

驻留8分钟

 

 

 

8.2  THB ( 高温高湿 ) 实验

    条件:在85℃、85%RH的条件下,600小时的连续考机测试。

8.3    高温实验

条件:在125℃条件下,1000小时的连续考机测试。

8.4  振动实验

条件:振动频率2–200HZ,在随机振动模式下,以加速度1.04g, x、y、z轴每轴相各15分钟。

9        Cross-section 切片试验:

在经过一系列的可靠性试验后,需要对其胶点作切片试验,并和在作可靠性试验前的胶点

切片作对比分析,检查其外观结构是否会发生改变,确认其结构可靠度是否满足要求。

10     可返修性试验:

经试验发现,使用正常测返修工艺即可满足返修需要,值得注意的是:

10.1 拆除BGA时,在温度达到峰值之前必须尽可能的除去固化胶,否则BGA不易拆取;待达到温度峰值焊锡融化后用镊子小心翘起BGA。

10.2 拆取BGA后,使用小刀或镊子,并配合热风枪使用去清除PCB上残留的固化胶,切记不能使用大力,以免损坏PCB上的焊盘和防焊绿油,待固化胶清除干净后,以烙铁及吸锡线清除 BGA焊点上残锡,其相应返修作业应该参照IPC相关标准进行。

10.3 重新安放BGA之前使用手动气压点胶机在原胶点分配位点好固化胶,待安放好BGA后在安装上返修站进行正常返修即可。

10.4 返修结束后,应该目视检查胶点固化品质,并以X-ray检查BGA焊点是否正常。

11     其它试验:

当然,在条件允许的情况下,可以采取更多的和有效的试验手段对Corner Bonding工艺进行评估,如:Bending(弯曲)测试、Strain(应变力)测试、Droping(跌落)测试等,更多的去模拟用户条件进行各项可能的试验,使此工艺的评估更加具有科学性、可靠性和实用性。

后记:

   在当今这个世界,科学技术一日千里,电子产品同时在不断推成出新,相对应的就催生了新的制造工艺技术,面对新出现的工艺技术,需要业界同行不断学习和掌握,笔者仅以一特定的工艺技术与同行分享,希望本文能为同行提供一些参考。

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