??????錫膏的模板印刷是用于高產(chǎn)量電子電路制造的最快速、最省成本的方法。不幸的是，該方法對于間距小于300微米的元件已經(jīng)不是太好。對于這些元件，粘性助焊劑工藝是一個較好的方法；它可以直接在裝備有助焊劑浸涂單元的密間距元件貼裝機上實施。

　　在粘性助焊劑工藝中的四個步驟是：吸取元件、將元件錫球浸泡到助焊劑、對中元件和在基板上貼裝元件。因為該工藝允許處理錫球間距小至100微米的元件，所以共晶錫球的倒裝芯片裝配可能會及其有趣。

　　當(dāng)具有共晶錫球的倒裝芯片貼裝在錫膏中時，其位置通常在回流期間通過液態(tài)焊錫的自我對中得到糾正。同樣，共晶錫球貼裝在助焊劑中的大多數(shù)元件位置也會通過自我對中來糾正。一項最新的研究項目調(diào)查了貼裝在助焊劑中的共晶錫球在焊點的形成與貼裝精度之間的關(guān)系。

　　研究的準(zhǔn)備
　　 由于在獲得元件和基板上的局限，這里避免了使用極其小間距的元件，以簡化這些試驗。使用了兩種元件：750微米間距的CSP和450微米的倒裝芯片。結(jié)果推斷到間距小至100微米的元件。使用了兩種不同的板面布局：銅箔界定的布局，用于CSP貼裝和阻焊(RS)界定的布局，用于倒裝芯片(圖1)。

　　也使用了一臺先進(jìn)的元件貼裝機，具有3西格碼的9微米精度，裝備有助焊劑浸涂單元。使用一種免洗粘性倒裝芯片助焊劑，適合于浸涂。

　　通過增加在三種不同的銅焊盤尺寸和三種不同的阻焊開口上偏移來完成驗證試驗。元件貼裝在X方向增加正與負(fù)的偏移。所有給定的偏移都是從名義位置測量的。執(zhí)行了兩種正對CSP和倒裝芯片的不同試驗計劃?？偣操N裝了450片CSP和450片倒裝芯片。

　　CSP的試驗
　　 在助焊劑單元中助焊劑層的厚度是在95微米，等于50%的CSP錫球高度。CSP首先在助焊劑單元浸涂，然后貼裝在試驗板上，五個負(fù)的和五個正的偏移步。對于每一個偏移步，在三種不同的銅箔界定的焊盤布局上貼裝15個元件：
. 銅焊盤 = 錫球直徑
. 銅焊盤 = 85%的錫球直徑
. 銅焊盤 = 70%的錫球直徑

　
圖1、阻焊層界定
和阻焊層界定的布局 圖2、阻焊層界定
落腳點的貼裝區(qū)域 圖3、阻焊層界定
落腳點的貼裝極限

　　貼裝之后，將板焊接，對元件進(jìn)行電器測試。菊花鏈測量結(jié)果在圖2中用藍(lán)色的點劃線顯示。在圖中也顯示有阻焊的理論公差位置。

　　三個理論區(qū)域是：
. 一個一直好的、安全區(qū)域，與銅箔焊盤或焊接區(qū)域?qū)?yīng)
. 一個過渡區(qū)域，它是阻焊的公差區(qū)域；但貼裝在這里時，焊接將取決于阻焊的位置。
. 一個總是出錯的區(qū)域，它超出了阻焊的公差界限；在這個區(qū)域的連接沒有焊接到。

　　幾個板的測量顯示，阻焊的位置(公差)不總是一致的，可能在所有方向移動，偏差在-30微米到+35微米之間變化。最大允許的貼裝偏移(圖3)等于銅焊盤的尺寸(安全區(qū)域)。阻焊不能在銅焊盤上，并且不能厚于銅跡線。在后一種情況中，如果阻焊偏移達(dá)到最大，并且錫球貼裝在銅焊盤的邊沿上，錫球?qū)⒉粫佑|到銅箔(圖4)。

　　過渡區(qū)域或者阻焊可以移動的區(qū)域的使用，可以增加允許的貼裝偏移，但是這取決于阻焊的位置和最小的阻焊開口(圖5)。在圖6中，貼裝的精度是以所有公差的函數(shù)給出的。

　
圖4、有于厚的阻焊層
錫球沒有接觸銅箔　圖5、名義的阻焊層位置
增加允許的貼裝偏差　圖6、貼裝精度是銅箔
界定的區(qū)域的公差的函數(shù)

　　對于有局部基準(zhǔn)點的CSP與銅箔界定的落腳點，得到四個結(jié)論。首先，當(dāng)錫球接觸到銅箔焊盤區(qū)域時，在回流時總是會焊接到。在看作是：

貼裝精度 < (最小銅箔焊盤直徑)/2

假設(shè)阻焊不比銅箔焊盤厚。這個結(jié)果在理想的環(huán)境下發(fā)生；需要進(jìn)一步的研究來確定一個實際界限。在這個階段，可以建議一個10%的安全邊界，這意味著可以推薦+-40%偏出焊盤的貼裝偏移。

第二，在過渡區(qū)域，不是所有的錫球都將在回流期間焊接，取決于阻焊的位置。
第三，當(dāng)阻焊在正方向偏移時，在正方向的允許偏移增加，在負(fù)方向減小。
最后，當(dāng)阻焊在負(fù)方向偏移時，在負(fù)方向的允許偏移增加，在正方向減小。

　　倒裝芯片的試驗
　　 對于倒裝芯片的浸涂，在助焊劑單元內(nèi)的助焊劑厚度是70微米，50%的倒裝芯片錫球高度。進(jìn)行了與CSP一樣的試驗。倒裝芯片以五個負(fù)向和五個正向偏移貼裝。對于每個偏移步，在三種不同的阻焊界定的焊盤布局上貼裝15個元件：
. 阻焊開口 = 錫球直徑
. 阻焊開口 = 85%的錫球直徑
. 阻焊開口 = 70%的錫球直徑

　　在貼裝之后，將板焊接，使用菊花鏈測量方法對元件進(jìn)行測量。使用了幾塊板，在所有的板上阻焊層的位置由于有阻焊層的公差而都不同。在分析之后得出一下結(jié)論：
. 基準(zhǔn)點的尺寸帶來額外的偏差。這個偏差可以增加、補償或減小給定的偏移。因此，對于正向/負(fù)向上的一定偏差，都發(fā)現(xiàn)有焊接/沒有焊接的倒裝芯片。
. 對于阻焊層開口=70%錫球直徑的組合，一些錫球坐落在阻焊層上，沒有接觸銅箔。在回流期間，這些錫球沒有焊接。

　　對于倒裝芯片的貼裝，使用了局部的阻焊層界定的基準(zhǔn)點。在圖7中，顯示了理論公差極限和試驗的結(jié)果(藍(lán)色點劃線)。

　　兩個可見的理論區(qū)域是一個阻焊層開口區(qū)域和一個總是出錯的區(qū)域(超出阻焊層開口)。當(dāng)貼裝在這里時，連接點沒有焊接。圖8顯示相對于阻焊層界定的落腳點與貼裝區(qū)域的錫球位置。

　
圖7、對于阻焊層界定
的 落腳點的貼裝區(qū)域 圖8、倒裝芯片的公差極限　圖9、貼裝精度是阻焊層
界定的區(qū)域的公差的函數(shù)

　　當(dāng)錫球貼裝在阻焊層的邊緣上時，不是所有的元件將流動回到焊盤上。這里應(yīng)該考慮一個安全的邊界，取決于某些公差。圖9顯示貼裝精度是所有公差的函數(shù)。 在一種安全的情況中，錫球接觸銅箔表面。在最高的貼裝精度中阻焊層的高度起著重要的作用(圖10)。安全邊界也取決于錫球直徑與阻焊開口的關(guān)系(圖11)。如果錫球接觸銅箔表面，安全邊界可以計算(圖12)。

　
圖10、對于厚的阻焊層
安全邊界增加　圖11、對于較小的錫球直徑
安全邊界減少
圖12、計算的安全邊界

　　表1包含為試驗中使用的倒裝芯片所計算的安全邊界和貼裝精度，三種不同的阻焊層厚度。

表1、計算的安全邊界和貼裝精度
錫球直徑
190微米
阻焊層開口
190微米　阻焊層開口
160微米　
阻焊層厚度(微米) 安全邊界(微米) 貼裝精度(微米) 貼裝精度(微米)
5 30 65 50
10 42 53 38
15 51 44 29

　　對于具有局部阻焊層界定的基準(zhǔn)點的倒裝芯片和阻焊層所界定的落腳點，結(jié)論是：
. 在錫球直徑、最小阻焊開口和阻焊層高度之間存在很強的關(guān)系。所有參數(shù)在最大的貼裝精度中都起重要的作用。
. 從這些試驗的結(jié)果看到，從阻焊開口的20%的允許偏離對于阻焊層開口大于或等于85%錫球直徑的情況是一個安全值。在這些情況中，銅箔焊盤上的阻焊層高度小于或等于10微米。
. 如果阻焊層界定的基準(zhǔn)點發(fā)生偏移，阻焊層界定的落腳點也會偏移相同的距離。允許的偏移對于偏離的和非偏離的阻焊層是相同的。
. 對于阻焊層開口=70%錫球直徑的試驗組合，一些錫球坐落在阻焊層上，不接觸銅箔。在回流期間，這些錫球沒有焊接。

　　該研究揭示，貼裝精度取決于元件間距和板的布局。對于銅箔界定的落腳點，洗球必須接觸焊盤。因此，允許40%偏離焊盤的貼裝偏移。對于阻焊層界定的落腳點，在錫求職晶、阻焊層開口和阻焊層高度之間存在很強的關(guān)系。允許的貼裝偏移是20%偏離阻焊層開口。

　　該研究結(jié)果向低至100微米間距尺寸的推論在表2中顯示，假設(shè)對于CSP，銅焊盤尺寸應(yīng)該是70%的錫球直徑，對于倒裝芯片，阻焊層的開口尺寸應(yīng)該至少是85%的錫球直徑。

表2、對用粘性助焊劑貼裝的CSP的推薦貼裝精度(微米，3西格碼)
間距 CSP在銅箔界定的焊盤上 倒裝芯片在銅箔界定的焊盤上
750微米 80 50
500微米 70 40
400微米 60 30
300微米 40 25
250微米　 25
200微米(主要微處理器)　 20
150微米(主要微處理器)　 17
125微米(開發(fā)中)　 14
100微米(開發(fā)中)　 10

　　對于CSP和倒裝芯片元件的推薦貼裝精度保證最高的工藝品質(zhì)。較低精度的貼裝工藝不一定會造成錯誤，但是失效的機會將增加。