系統級封裝(SiP)組裝技術與錫膏特性(續)

Sze Pei Lim，Kenneth Thum，Andy Mackie，David Hu

(1.銦泰公司，美國紐約州克林頓13323；2.銦泰公司，江蘇 蘇州215126)

4 結果和討論

4.1 焊盤間的橋接

結果比較表明，使用不同的治具配置有明顯的區別。使用平臺治具作為板支撐的激光切割鋼網在80μm間隙的情況下未發現橋接。使用真空支撐時，激光切割鋼網在50μm間隙的情況下也未發現橋接。這說明使用真空支撐在印刷時的鋼網和電路板間間隙更小，支撐性能更好。圖5顯示了其在125μm×150μm焊盤(1∶1)和50μm焊盤間隙條件下的印刷效果。

圖5 125μm×150μm微米焊盤和50μm間隙印刷效果

然而，在使用電鑄鋼網時，左側陣列印刷遇到了橋接問題。橋接的數量從第一列(50μm間隙)到第五列(150μm間隙)不斷增加。電鑄鋼網轉印效率的提升最有可能是這個印刷表現明顯不同的原因?？s小開孔的右側陣列沒有任何的橋接。因此，只能收集和分析右側陣列的印刷數據。

4.2 不同錫膏的比較

在右側陣列，50 0比厚的鋼網開孔寬厚比值只有0.40到0.45。然而，在這些焊盤上仍然可以實現連續性印刷。圖6、圖7和圖8分別顯示了不同錫膏在不同寬厚比下的錫膏量比較。錫膏C在3種錫膏中排名第一；錫膏A排名第二；錫膏B第三。錫膏B的分布比錫膏A和錫膏C要集中；然而，對比其它兩種錫膏，它有更多的少錫問題。流變性在超細鋼網開孔印刷中發揮了重要作用，而且水溶型和免洗型助焊劑均可以達到良好的印刷效果。

圖6 不同錫膏在125μm×75μm焊盤（0.45面積比）上的印刷表現

圖7 不同錫膏在120μm×65μm焊盤（0.42面積比）上的印刷表現

圖8 不同錫膏在120μm×60μm焊盤（0.40面積比）上的印刷表現

35μm厚度鋼網提供了更高的寬厚比，因此更薄的鋼網的印刷性能被認為比50μm印厚度鋼網更好。寬厚比從0.40～0.45提升到了0.57～0.64。錫膏樣品C得到了很明顯地提升，如圖9所示。

圖9 錫膏C的錫膏量與不同鋼網開口比的箱體圖（50μm厚度和35μm厚度）

4.3 T6-SG和T7-SG的比較

圖10顯示了半導體級6號粉和7號粉錫膏的印刷結果。從圖10可以看出，7號粉錫膏印刷結果的標準差更小，因此它的變化量更小。但是在其上面也發現了更多的橋接。

圖10 使用C錫膏配合T6-SG和T7-SG錫粉在不同尺寸焊盤上的印刷表現

4.4 制程能力研究

Cp、Cpk和Ppk使用Minitab軟件來計算。對比錫膏表現使用的參考規格界限為40%到150%。表7表明真空支撐或者平臺支撐都是可用的配置；并且，真空支撐的連續性更好，其Cpk和Ppk值更高。

表7 不同板支撐系統的制程能力分析

表8顯示了所有錫膏在不同的焊盤尺寸和鋼網厚度條件下的制程能力。焊盤尺寸和鋼網厚度的組合由它們的寬厚比來表示。

表8 不同錫膏和開口比的C pk、P pk和C p值

5 回流試驗

回流試驗測試了其中一種在大規模SiP應用中使用的水洗型錫膏來研究空氣回流不同曲線下的空洞表現。

5.1 測試板

使用Practical Components公司的測試板如圖11所示。焊盤和鋼網開孔都是180μm圓形。使用的鋼網厚度為75μm。

圖11 回流實驗的測試板

5.2 溫度曲線

實驗測試了如表9所示的4種不同曲線。實際的曲線如圖12到15所示。

表9 實驗使用的不同回流曲線

圖12 曲線1--237℃峰值的長回流曲線

圖13 曲線2——237℃峰值的短回流曲線

6 結果和討論

測試結果如表10和圖16所示。針對該水洗型錫膏，空洞表現受不同回流曲線影響。帶保溫區的長回流曲線顯示出更好的平均空洞百分比和最大單一空洞百分比。使用較低的237℃峰值溫度，也能夠得到較低的空洞百分比?？斩幢憩F和回流曲線的關系應該對每一種錫膏的特征進行充分地考慮，因為不同的錫膏可能會在不同的溫度曲線下工作得更好。

圖14 曲線3——245℃峰值的長回流曲線

圖15 曲線4——245℃峰值的短回流曲線

圖16 針對不同曲線空洞表現的箱體圖和主效應圖

表10 不同曲線的空洞百分比結果

7 結束語

為了在SiP應用中得到一致的優異細間距印刷性能，錫膏的特性如錫粉尺寸、助焊劑系統、流變性、坍塌特性和鋼網壽命都很重要，都需要予以仔細考慮，還需要評估和選擇具有合適的流變性并配合正確尺寸的錫粉和助焊劑的錫膏。合適的鋼網技術、設計和厚度，配合印刷時使用好的板支撐系統對獲得一致且優異的錫膏轉印效率也是很關鍵的?；亓髑€需要針對不同錫膏的特性進行合適的設計來達到空洞最小化。

8 感 謝

特別感謝銦泰公司蘇州模擬實驗室團隊（瞿艷紅、陳芬博士和饒樂）。幫助支持了在其實驗室進行的錫膏印刷測試。