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晶圆级CSP应该如何进行维修?返修工艺详细说明

工程师
2021-03-10 23:56:27     打赏

晶圆在现实生活中具有重要应用,缺少晶圆,我们的手机、电脑等将无法制成。而且,高质量晶圆必将为我们制造的产品带来更高的性能。为增进大家对晶圆的了解,本文将对晶圆级CSP的返修工艺予以介绍。如果你对晶圆,抑或是晶圆相关内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、晶圆

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。

晶圆的主要加工方式为片加工和批加工,即同时加工1片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小,加工及测量设备越来越先进,使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时,特征尺寸的减小,使得晶圆加工时,空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大,而随着洁净的提高,颗粒数也出现了新的数据特点。

在了解了什么是晶圆后,下面我们将对晶圆级CSP的返修工艺加以阐述。

二、晶圆级CSP的返修工艺

经底部填充的CSP装配,其稳健的机械连接强度得到很大的提升。在二级装配中,由于底部填充,其抵御由于扭转、振动和热疲劳应力的能力得以加强。但经过底部填充的CSP如何进行返修成了我们面临的问题。由于设计的变更,制造过程中的缺陷或产品在使用过程中的失效,有时需要对CSP装配进行返修,而应用传统的底部填充材料是不可以进行返修的,原因是无法将己经固化的填充材料从PCB上清除掉。目前市场上己经有一些可以重工的底部填充材,应用种类材料,便可以实现返修。尽管如此,返修工艺还是面临是如何将失效的CSP移除,以及如何重新整理焊盘,将上面残留的底部填充材料和焊料清除的问题。

经过底部填充的CSP返修工艺和未经底部填充的返修工艺很相似,主要区别在于前者元件被移除后,PCB上会流有底部填充材料,这就要求在焊盘整理过程中,不光要清理掉焊盘上的残余的焊料,还必须清理掉残留的底部填充材料。其返修工艺包括以下几个步骤:

设置元件移除和重新装配温度曲线;

移除失效元件;

焊盘重新整理,清除残留的填充材料和焊料;

添加锡膏或助焊剂;

元件重新装配。

元件的移除和焊盘的重新整理过程不同于未做底部填充的CSP装配。在元件移除过程中,需要更高的温度,并且需要机械的扭转动作来克服填充材料对元件的黏着力,只用真空吸取不能将元件移除。焊盘重新整理变成了两个步骤,首先清除PCB上残留的填充材料,然后清除残留在焊盘上的焊料,以获得清洁平整的表面。

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,而造成元器件受损,基板及附近元件受损,金属间化合物过度生长,基板因局部受热翘曲变形等。这就要求除了精心设置元件移除和贴装温度曲线,优化控制整个返修工艺外,还必须考虑返修设各的性退缩。

对返修设备的要求:

加热系统可以精确控制,必须能够动态监控板上的温度。

板底和板面加热可以单独控制,板上临近区域温度以及元件上的温度应尽可能的低,以降低损坏的可能性。

加热喷嘴热效率高,热量分布均匀,可以有效降低加热系统的工作温度。同一元件上不同的焊点温度差不能超过10℃。

影像视觉系统对元件对位要精确。

对于大小板,都应该有全板且足够平整的支撑,基板的夹持系统不应使板在返修过程中发生翘曲变形。




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