馮帥

摘 要：本文主要涉及了有關(guān)LGA 器件的錫膏噴印工藝等相關(guān)方面的研究。采用了錫膏噴印的工藝方法來印刷LGA 器件，并通過控制相關(guān)的工藝參數(shù)，來達(dá)到獲取最優(yōu)參數(shù)的目的，同時使用X-ray 來檢測焊點的缺陷率，并根據(jù)缺陷率統(tǒng)計數(shù)據(jù)選取可靠的工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：LGA ;錫膏噴印;SPSS

0 引言

柵格陣列封裝（LGA）是一種類似于球狀引腳柵格陣列封裝（BGA）的新型封裝形式，它同BGA封裝器件的差異是LGA封裝器件封裝體底部所用到的是焊盤，這樣做的好處在于不僅降低了封裝體的總體高度，而且還使得LGA封裝器件在抗跌落、抗振動、抗彎曲等性能上更加突出，提高了整體的可靠性。在航天電子產(chǎn)品的實際生產(chǎn)過程中，LGA封裝器件的實際焊接高度僅有50微米，有時甚至?xí)停绱送怀龅男阅軆?yōu)勢，使得它成為各個領(lǐng)域中高性能芯片的首選。

誠然LGA封裝器件降低焊接的高度可以提高各項性能參數(shù)，但于此同時也對錫膏印刷工藝帶來了更高的要求，這也變相促進(jìn)錫膏噴印技術(shù)快速成型及發(fā)展。面對新的封裝技術(shù)所帶來的新問題，采用具有針對性的新技術(shù)往往十分顯著，與此同時，研究新技術(shù)相對應(yīng)的新工藝也顯得尤為重要。

錫膏噴印技術(shù)是一種近年來發(fā)展迅猛的制作技術(shù)，它通過噴射出微小的液滴來實現(xiàn)錫膏在基板上按需精確沉積成形，是一種非接觸式的精密分配技術(shù)。與傳統(tǒng)的網(wǎng)板印刷相比，錫膏噴印技術(shù)不需要制作網(wǎng)扳，也不需要調(diào)整絲網(wǎng)印刷參數(shù)。噴印程序完全由軟件控制，可完全控制每一焊盤的細(xì)節(jié)，如噴印點數(shù)、焊膏位置和焊膏的堆積量，根據(jù)需要來隨時調(diào)整焊膏量，可以極大程度上減少錫膏漏印不良，焊盤缺錫膏及拉尖造成后續(xù)焊接過程虛焊、連焊等質(zhì)量問題的發(fā)生。但錫膏噴印技術(shù)的運用尚未常熟，面對LGA這類復(fù)雜度高的封裝器件時，往往會因為參數(shù)設(shè)置上缺乏準(zhǔn)確性而導(dǎo)致噴印效果大打折扣，甚至還會造成錫膏噴印不良的現(xiàn)象。所以，針對LGA封裝器件噴印參數(shù)的研究是十分重要的！

1 實驗材料與設(shè)備

1.1實驗材料

1.11元器件

在實驗正式開始前，首先需要先選擇合適的LGA封裝器件型號，經(jīng)過上網(wǎng)查閱大量資料，對比了各個型號之間的優(yōu)缺點后，確定在此次實驗中選用的型號LTM4601V的芯片。此型號的芯片在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生連焊、翹起、虛焊等質(zhì)量問題，非常符合本次實驗的要求。

1.12印制電路板

電路板板材選擇環(huán)氧樹脂玻璃板材，尺寸選擇140×121毫米、厚度為1.5毫米、層數(shù)為4。此外在LGA底部中心開一個直徑為1毫米圓孔，以便之后使熱電偶進(jìn)行溫度曲線的測量。

1.13錫膏

通過對各種錫膏的參數(shù)進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)MYCRONIC的焊錫膏最符合本次實驗需求。因此本次項目選用MYCRONIC噴印用焊錫膏，合金的成分為Sn62/Pb36/Ag2型，含有助焊劑。此焊錫膏殘留物少，在阻焊膜上擴散一致，滿足焊后的外觀要求。

1.2實驗設(shè)備

在元器件的焊接過程中，所需要使用到的設(shè)備主要有焊錫膏噴印機、貼片機、氣相焊接爐以及在元器件焊接之后對其進(jìn)行檢測X-ray檢測儀。

1.2.1錫膏噴印設(shè)備

焊錫膏噴印機選用的是MY700全自動錫膏噴印機，此設(shè)備有著良好精確度、噴印焊點一致性強、噴印速度快等優(yōu)點。噴印焊點最小可達(dá)到0.33mm，精度0.5μm，可以很好的滿足LGA封裝器件對焊點精度的要求。

1.2.2其他設(shè)備

貼片機則選擇使用JUKI-KE3020VAL高速通用貼片機，主要因為其具有良好的貼片效果;焊接方式選擇真空氣相焊的方式，這是一種先進(jìn)的焊接方式，通過導(dǎo)熱液蒸汽給印制板加溫，可以最大程度上使印制板受熱均勻化，減少因焊接所引起的質(zhì)量問題;焊接完成后要對其進(jìn)行檢驗，本次實驗使用X-ray檢測儀來檢測焊點質(zhì)量，同時還可以檢測焊接結(jié)果是否存焊接缺陷。

以上焊接過程中所用到的設(shè)備完全符合本次項目的要求，能很好地達(dá)到實驗?zāi)康?，保證實驗的順利進(jìn)行。

2 設(shè)計實驗

2.1前期準(zhǔn)備

在正式焊接之前需要充分的準(zhǔn)備工作。比如對即將焊接的來料進(jìn)行檢查、器件和PCB板的預(yù)烘處理、元器件除金、溫度曲線的測試等，這些前期準(zhǔn)備的充足與否都與焊接效果能有良好直接相關(guān)，是必不可少的工作環(huán)節(jié)。

2.2實驗參數(shù)設(shè)置

本次項目設(shè)計了噴印面積（pad）100%、80%以及防空洞的特殊噴印面積三個實驗組，通過統(tǒng)計它們的噴印量（vol）在70%到130%的變化下缺陷焊點數(shù)量的百分比來比較各個參數(shù)間的優(yōu)劣，從而得出參數(shù)取值范圍。

3 實驗內(nèi)容

3.1實驗過程

首先需要根據(jù)預(yù)選設(shè)計好的實驗參數(shù)編制錫膏噴印機所使用的噴印程序，并在編制時對不同參數(shù)的程序進(jìn)行編號，同時對實驗用的印制板、LGA芯片進(jìn)行編號，二者編號應(yīng)當(dāng)一致。

其次按照SMT常規(guī)流程對試驗用印制板進(jìn)行錫膏噴印、LGA封裝器件貼片、真空氣相焊接。實驗過程中需要控制可能影響實驗結(jié)果的一切外界因素。同時確保除實驗參數(shù)外，所有實驗件的一致性，以保證實驗結(jié)果的有效性及實驗數(shù)據(jù)的可靠性。

最后，在焊接完成后便可以使用X-ray檢測儀來檢測。

3.2實驗結(jié)果

使用錫膏噴印技術(shù)的試驗件焊接完畢后需要用X-ray 進(jìn)行檢測，檢測的結(jié)果如表3.1所示：當(dāng)pad100%，vol大于110%時LGA焊盤出現(xiàn)了連焊現(xiàn)象，而當(dāng)pad80%，vol小于100%LGA器件邊角發(fā)生翹起，個別焊盤出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，vol大于110%時LGA焊盤出現(xiàn)了連焊現(xiàn)象。同時pad為100%且未采用防空洞設(shè)計時，LGA空洞大小明顯大于15%，高于標(biāo)準(zhǔn)《球柵陣列封裝器件組裝通用要求》規(guī)定的空洞率15%。

由此可以初步得到合理的錫膏噴印參數(shù)選擇范圍：在焊盤防空洞處理設(shè)計下vol80%到110%。取范圍內(nèi)的實驗參數(shù)進(jìn)行大量進(jìn)行重復(fù)試驗，并將得到的實驗數(shù)據(jù)用SPSS進(jìn)行回歸分析得到結(jié)果如圖3.2。通過對結(jié)果的分析我們可以得到結(jié)論：最優(yōu)噴印量V=0.694+焊盤尺寸（mm）*1.056

4 結(jié)論

本課題是結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)過程中遇到的實際問題開展研究的，主要探討了用錫膏噴印技術(shù)解決LGA這種新型封裝器件在焊接過程中缺陷率比較高的問題，探索出一種合理的LGA封裝器件錫膏噴印參數(shù)。內(nèi)容涉及錫膏噴印技術(shù)下LGA封裝器件的焊接，對其焊點進(jìn)行X-ray檢測，檢測結(jié)果的數(shù)學(xué)建模分析等，以實驗和理論相結(jié)合的方法，驗證了新工藝參數(shù)的可靠性，并得到最終結(jié)論。

參考文獻(xiàn)：

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