Minna Arra、David Geiger、上官东恺、Jonas Sjöberg Flextronics

( 接上期 )

2．不同焊膏性能的比较
第二阶段，对不同焊膏的性能比较如表3所示。主要的观察点之一就是看焊膏的颗粒大小是否对性能有影响。为了计算平均体积和Cp值，测量了六种不同钢网设计（图4）共12168个焊盘上的平均焊膏体积。

在这些样本中未发现少锡缺陷，少锡的判断标准是焊盘上少于5个焊膏颗粒。

从表3中可以看出：所有焊膏的Cp值都超过了1.33的最低要求，另外细颗粒尺寸的脱模效果更好，Cp值也更高。同时，细颗粒尺寸的焊膏的连锡趋势明显，4号粉焊膏会更贵，更容易产生锡珠[2][3]，因此，人们通常会选用3号粉焊膏。在本研究中，用焊膏A进行进一步研究。
3．不同钢网开口的印刷性能比较
对于每种钢网开口，共检查了4000多个焊盘（一半是NSMD类型，一半是SMD类型），收集到的数据如表4所示，在样本中未发现少锡缺陷。

从表4中可以看出，305μm的圆形和方形开口对应的焊膏体积最大，但印刷后的连锡也更多。方形开口通常比圆形开口的印刷稳定性更好，这点在早期研究中也有报道[4]。虽然表4中只有用焊膏A的结果，但这些结果与其它焊膏具有很好的一致性。方形279×279μm开口的整体印刷效果最好。

4．从印刷性能和组装工艺直通率角度，选择0.4mm间距CSP元器件的钢网开口
对于0.5mm（或以上）间距的CSP，如果印刷工艺达到理想的Cp值，同时印刷后没有连锡，应该就满足要求了。方形279μm开口似乎满足这一要求。然而，在本研究中，发现对于0.4mm间距CSP，总焊料体积也非常重要。使用方形279μm钢网开口和焊膏A，虽然在印刷后和贴片后没有出现连锡，但回流后却常有连锡，这就意味着对应于焊点空距，由焊膏和元器件焊球共同组成的总焊料体积太大了。最后，发现用焊膏A焊接0.4mm间距CSP元器件，只有方形250μm和圆形279μm的钢网开口是可行的。


PCB设计
基于从电性能菊花链通断测试得出的组装直通率，对PCB焊盘设计进行了比较，可以看出“开窗”设计的直通率要低一些（如表5所示），原因确认为锡量不足（图8），理由是印刷过程中钢网受衬垫作用的效应，“开窗”设计不像NSMD或SMD设计一样有固体衬垫（阻焊），这会导致焊膏体积上有较大变化。


贴片工艺
目的是确定贴片机贴装细间距CSP元器件所需的贴片精度。为了这一目的，需要研究SnAg4.0Cu0.5焊球在进行SnAgCu焊膏回流焊接时的贴偏CSP器件的自对中能力。CSP贴偏焊盘分别为25％和50％。如果回流后位置重合，没有焊盘悬出或旋转[5]，则认为可以接受。

图9为CSP元器件故意贴偏50％焊盘的X—ray图像。图10是贴偏元器件回流后的X—ray图像，可以看出元器件已经充分地自对中了，因此可以得出以下结论：在贴片工艺中，最大贴偏为50％是可以接受的。然而，要特别注意的是，该结论并非“放之四海而皆准”；举例来说，如果与元器件尺寸或重量相比，焊球的数量很少，其自对中效应就会很弱。


所需的贴偏精度
为了计算满足贴偏50％焊盘准则所需的贴片精度，必须考虑焊盘位置和宽度，以及焊膏印刷工艺的公差。PCB制作后的焊盘宽度公差通常是±30μm，这样焊盘两边就各有±15μm。基于用业界通用的板的基准大小，以及目前PCB量产制作的能力，焊盘的位置公差假设为±45μm。根据大多数常用印刷机的规格，焊膏的印刷位置公差是±25μm。

在以下计算中，未考虑CSP焊球尺寸公差，因为我们假设，只要CSP焊球中央接触到PCB焊盘边缘，CSP就能自对中。为了简便起见，其它可能的公差，如PCB上基准点的变形被认为是次影响因素，本次研究暂不考虑（如果想计算值更准确，就需要考虑这些影响因素）；阻焊的位置公差也没有考虑，因为本研究主要考虑的是NSMD或“开窗”焊盘设计方案。