切丝重熔法制备的BGA焊球及其表面形貌

BGA及μBGA、CSP、MCM封装片及倒装片与基板的连接过程中,其关键与核心是钎料凸点的制作技术。制作这种凸点可以采用事先制作好的焊球,介绍了BGA焊球的实验室制备方法——切丝重熔法,用该方法可获得尺寸准确,表面质量较好的焊球。并对焊球颗粒的表面显微结构进行了分析。

均匀钎料熔滴喷射装置设计

针对现有焊球生产设备结构复杂、成本高等缺点,设计了实验室用均匀钎料熔滴喷射装置。该装置分为压力控制器、液滴生成器、气体保护装置以及冷却凝固装置四个部分。其中液滴生成器采用喷嘴局部缩径,使熔滴在表面张力差及重力的作用下实现分离,有效地简化了装置的结构,降低了成本。利用所设计的装置对Sn3.0Ag0.5Cu焊球的制备工艺进行优化,并对优化工艺参数下制备的焊球从表面形貌与球形度、焊球尺寸分布以及钎料微观组织等方面进行质量评定。结果表明:喷射压力、喷嘴到冷却介质表面的距离以及喷嘴内径是影响焊球成形的主要因素。优化工艺参数下制备的焊球尺寸均匀、表面光亮、球形度好、内部组织细密无缺陷。所设计的装置能够满足实验室研究钎料喷射过程以及焊球制备的需要。

均匀液滴喷射成球法的射流速度计算

分别通过流体力学计算、数值模拟及实验方法研究在不同压力作用下生产电子封装用锡球时不同喷嘴的射流速度。对比分析表明,理论计算和模拟与实验结果基本相符;理论计算方法较方便、准确计算出射流出口的平均速度,数值模拟方法不但可求得平均速度,而且可得到射流断面的速度分布。保持喷嘴直径不变,射流速度随压力增加而呈抛物线形增加。在相同压力作用下,射流速度随喷嘴直径增加而稍有增加,随过渡段直径增加而减小,并且压力差越大增加值或减小值也越大。

BGA封装锡球制备技术研究

综合介绍了BGA封装使用锡球常用制造方法,分析了研究较多的均匀颗粒成型技术的原理。用均匀液滴法制备的BGA锡球颗粒具有真圆度高,表面质量好,颗粒粒度均匀等特点,能直接得到满足使用要求的锡球,生产效率远胜于传统生产技术。重点介绍均匀颗粒成型的几种实现方法及特点,其中AC-DC雾化法具有实现方式简单,成型优异的特点。

航空微电路维修用均匀BAG焊球快速制备

为实现航空微电路维修中均匀BAG焊球的小批量快速制备,提出基于均匀微滴喷射技术的均匀焊球快速制备试验研究,重点研究了喷嘴直径、驱动信号脉宽、幅值以及喷射温度对焊球尺寸的影响规律,分析了所制备的均匀焊球的均匀度、球形度以及内部质量。结果表明:喷嘴直径为焊球直径尺寸的强相关参数,驱动信号幅值为显著影响参数、脉宽及喷射温度为无显著影响参数,可结合喷嘴直径与驱动信号幅值进行颗粒尺寸调节;不同直径喷嘴喷射得到的均匀微滴均匀度小于其直径的5%,且焊球球形度较高,金相照片显示焊料颗粒内部组织均匀且致密,满足BGA焊球快速制备的需求,为航空倒装芯片焊球凸点维修用小批量焊球快速制备提供了新方法。