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芯片级维修——PoP(堆叠封装)下

作者:效时BGA返修台来源:深圳效时实业有限公司 日期:2015年12月9日 10:22

PoP器件的返修技术

PoP元器件的返修难点在于将PoP元器件拆除并重新贴装,且不影响其他堆叠器件和周围原件及PCB。PoP返修一般要经过几个步骤:

(1) 拆除芯片;

(2) 清楚PCB焊盘;

(3) 涂上助焊剂或焊膏;

(4) 贴装PoP器件;

(5) 焊接;

(6) 焊后检查。

一、拆除PoP

拆除PoP时需要一次性将PoP整体从PCB上拆卸下来,同时在拆除过程中不要对PoP有机械损伤,如PCB受热时向上卷曲和任何真空吸嘴造成的向下的机械力。完整的拆除PoP可以方便对器件整体进行检测,同时也避免多次加热对PCB造成潜在损伤。

取下PoP的方法有两种:一种是先在器件的四角区域打上红胶,再进行烘烤,待红胶固化后在用返修台取下多层芯片,这种方法的缺点就是需要等待红胶固化。另一种就是使用镊形喷嘴,镊形喷嘴在垂直方向有一些热敏型突出卡子,可以将整个多层芯片从PCB上一次性提取。

针对POP的拆拔,效时实业技术自主开发镊形喷嘴

1、镊形喷嘴在垂直方向有一些热敏型突出卡子,可将整个多层芯片一次性从PCB上垂直提取;

2、不是手动操作,因为镊形喷嘴的卡子是热敏材料制作,在设备软件控制下是自动完成芯片拆取的;

3、镊形喷嘴采用特殊材料制成的卡子,在200度条件时候自动弯曲大约2mm;

4、镊形喷嘴不局限于POP应用;

5、镊形喷嘴适合于任何器件而真空吸嘴不适合的应用。

二、清理焊盘

PoP拆卸下来后需要清理干净焊盘,跟清理BGA一样。首先在焊盘上涂抹助焊膏,然后使用电烙铁和吸锡线清理焊盘上残留的锡。使用助焊膏可以增加热传递,防止焊盘脱落。

焊盘清理完毕后需要检查是否还有残留的锡附在焊盘表面,可以直接使用肉眼观察。也可以使用手轻微擦拭,看是否有不平整的触感来判定焊盘是否清洁完毕。同时还要查看焊盘是否有剥离基材和阻焊膜损坏等现象,以决定是否重新整理或者报废。

三、重新贴装PoP

底部封装可以利用特殊夹具在焊球上印刷助焊膏,也可以直接涂助焊剂或焊膏。用BGA返修台的真空吸嘴拾取器件,将底部器件贴放在PCB的相应位置上,然后逐层拾取PoP上层器件、涂布助焊剂、低压力贴放器件。

四、焊接

首先,需要设定最佳的焊接温度曲线。温度曲线的设定在大程度上会影响PoP的焊接。如果预热时间过长,助焊膏会失去活性,导致在焊接的时候助焊膏的作用失效,如果过短,则助焊膏无法起到去除氧化膜的作用;焊接时间太短,焊接效果不好,容易出现虚焊,太长元件则容易出现氧化。同时监控并兼顾顶部器件表面和底部器件内部温度,既要顶部原件表面温度不要过高,顶部温度达到265℃会造成芯片封装变形,又要保证底部器件焊球和焊膏充分熔化,形成良好的焊点。BGA返修台是敞开在空气中进行的,散热快,因此更要注意底部的预热和提高加热效率。

五、焊后检测

目前对PoP器件的非破坏性检测方法有以下几种:

(1) AOI(自动光学检测);

(2) 内窥镜检测;

(3) 2维X射线检测;

(4) 2维斜视X射线检测;

(5) 3维X射线检测。

在PoP器件组装和焊接过程中有可能发生多种类型的缺陷包括:开焊、冷焊、桥接、芯吸、锡膏缺少、锡膏过量、焊球空洞、焊球丢失、焊点剥离、枕焊、碎片、锡球、助焊剂过量、封装翘曲、封装破裂、阻焊膜损坏和阻焊膜错位。针对这些缺陷的的检测方式各有其特点。

由于返修工艺是对PCB局部加热,往往会导致PCB上局部温度过高,因此多次高温带来金属氧化、焊盘剥离、器件和基板的变形及损坏、金属间化合物的过度生长等问题。

 

常见的不正确POP返修方法

1、为了将POP整体拆下,熔锡后用人工用镊子将POP整体取下时,很容易造成POP上层芯片不良,同时也有损伤PCB的现象发生。

2、使用传统的方法,利用真空吸嘴将POP一层一层的取下,费时并且PCB板重复受热。

3、为了保证可以同时取下POP用胶水将上层固定,但必须等胶水固化,同时对上层的返修也会带来一定的不便。

焊接POP时注意事项

1、助焊膏一定涂抹均匀,最好达到锡球1/3厚度,切勿使用液态助焊剂;

2、在正常情况下最好将POP叠加焊接好,再将POP整体和PCB焊接;

3、在特殊情况下需将POP一层一层地焊接,接下层POP芯片时,一定要防止POP表面焊盘的氧化。


随着无铅工艺的全面实施和推广,POP的返修工艺面临新的挑战:对POP的拆和装出现不同的温度控制,特别是上层和下层芯片在不同情况进行拆拔、焊接的严格温度控制。

设备所必备的基本条件

1、返修设备必须具备稳定、高精度的温度控制系统。

2、底部必须具备局部加热的发热系统 。

3、必须备整体拆拔POP,而对POP本体和PCB无任何损伤的镊形喷嘴。

 

三、效时实业可以为您提供更好的设备,最成熟的返修工艺,免除一切的返修后顾之忧。

参考文献:吕淑珍.LV Shu-zhen 堆叠封装PoP返修工艺技术[J]-中国电子科学研究院学报2014(6)

 
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深圳市效时实业有限公司
2015年12月9日 

所属类别: 技术信息

该资讯的关键词为:芯片级维修、封装技术、POP 

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