关于印刷机参数怎么调的信息

POP芯片堆叠技术，是现代电子信息产品为提高逻辑运算功能和存储空间而发展起来的一种新的高密度组装形式。本文主要从设备技术的角度分析总结POP组装工艺实现过程中的问题与对策。重点讨论了POP组装过程中主要工序工艺参数优化方法和范围，探讨了工艺过程控制中应关注的问题，这些都是确保POP芯片堆叠成功率的关键。

关键词：POP、芯片堆叠、SMT

1 概述

POP（Package on Package）即器件芯片堆叠技术，是为提高逻辑运算功能和存储空间而发展起来的一种器件小型化高密度组装的新方式。

POP技术广泛运用于高端终端产品，目前0.* mm pitch BGA的POP技术已具备批量生产能力。POP组装工艺的基本流程如图1所示。

目前，0.* mm pitch BGA的POP组装工艺难点主要有：

• 0.* mm pitch 的下层BGA印刷焊膏和再流容易桥连；

• 下两层的贴片精度要求很高，易移位；

• 上层芯片助焊剂蘸取量控制较难。

2 焊膏印刷

2.1 影响因素

印刷环节是PCB、钢网、焊膏与设备在一定环境下按照一定方法吉印通 作业的系统工程，变量多、相互作用机理复杂。归纳其主要影响因素，如图2所示。

焊膏印刷质量受硬件、工艺参数、环境、过程控制等因素影响。针对精细间距元器件可靠印刷过程中存在的PCB与钢网设计、焊膏选择、过程控制等问题，在许多文献中均有详细的分析论述，此处不再赘述。

2.2 支撑方式

常见的支撑顶针有“硬”顶针和“软”顶针两种，如图* 所示。

细间距元器件的焊膏印刷需要保证PCB与钢网之间没有任何间隙，同时PCB与钢网在整个印刷过程中均处于平整无变形状态。通常误认为顶针顶的越高PCB与钢网间贴合越紧密，有利于改善印刷质量，然而顶针顶的太高，PCB和钢网存在一定的预变形量，如图* 所示。一方面钢网开口与焊盘对位可能发生偏移而导致印刷焊膏移位；另一方面刮刀移动过程中钢网与PCB局部区域会分开，导致不同区域获得的焊膏量不均匀，甚至出现焊膏量不足；同时，印刷过程中钢网分离时，则分离速度和分离距离参数失去意义，易拉尖。

通过引入印刷支撑夹具可有效确保PCB和钢网的平整及两者间的紧密结合，对0.* mm/0.* * mm pitch等细间距，软/薄板变形等印刷难题改善效果明显。

2.* 刮刀

在印刷过程中焊膏要形成良好的滚动效果。由于滚动，刮刀最前面区域的焊膏会部分填充进钢网孔，其中的助焊剂会预先润湿钢网孔壁，有利于后续焊膏的进一步填充和脱模，从而获得理想的焊膏量和形状。最初的“焊膏滚动柱”直径约为1* mm，当其减少到最初的二分之一时需要加入新的焊膏。“焊膏滚动柱” 要均匀且表面光滑。

为实现良好的滚动效果，除保证焊膏粘度合适、量合适外，各设备供应商纷纷在刮刀结构及工作原理上寻求改进。例如，DEK的振动刮刀、ProFlow，Minami的旋转刮刀等，如图7所示。

2.* 钢网清洗频率

在保证钢网底部清洁的前提下，应尽量降低钢网的清洗频率。由切割方式加工的钢网孔壁势必存在各种大小的毛刺，阻碍焊膏填充和脱模。正常印刷时钢网孔壁会被助焊剂所润湿，各种作用力达到平衡状态。清洗过程中由于酒精及真空的作用致使助焊剂润湿膜被破坏，毛刺被重新暴露出来，新的平衡要几个印刷循环后才能重新建立。这正是生产中清洗干净的钢网第一次印刷时都会少锡的原因。

清洗太频繁同时可能会导致溶剂混入焊膏中，影响焊膏粘度；溶剂挥发影响焊膏、钢网的最佳工作温度，破坏系统平衡。

* 贴片

POP贴片工艺相对常规元器件而言，最关键的问题是助焊剂（焊膏）蘸取动作的实现及控制和BGA贴片精度的保障，如图* 所示。

* .1 贴片模式

FUJI NXT/AIM设备具有* 种POP贴片模式：

⑴ 吸取器件 → 影像识别 → 蘸取助焊剂 → 贴片；

⑵ 吸取器件 → 影像识别 → 蘸取助焊剂 → 影像识别 → 贴片；

⑶ 吸取器件 → 蘸取助焊剂→ 影像识别→ 贴片。

导入阶段选用了两种助焊剂做对比试验，即：蓝色助焊剂和无色助焊剂。

• 器件蘸取蓝色助焊剂后无法进行影像识别，故只能采用第一种贴片模式；

• 蘸取白色助焊剂后不影响影像识别，故可采用第二种或第三种贴片模式。

推荐使用白色助焊剂和第二种贴片模式。

* .2 蘸取助焊剂（焊膏）

FUJI Flux Unit装置可实现助焊剂（焊膏）的自动供给及厚度自动控制，如图9所示。

新工艺导入验证结果证明，使用助焊剂的效果比使用焊膏好。助焊剂厚度依下层芯片钎料球的pitch值调整，润湿要大于钎料球高度的* 0%。润湿的面要求水平，一般0.* mm pitch PoP调整到(0.19～0.20)mm之间，0.* mm pitch调整到(0.19～0.2* )mm之间。助焊剂厚度调节通过设备自带量规实现，如图10所示。

* .* 影像识别

FUJI贴片机内有两个数码相机，一个读取PCB Mark信息，用以计算Mark中心从而定位PCB。另一个读取器件引脚（钎料球）、本体等关键信息，用以计算器件中心位置，从而将器件贴装到程序中对应位置点。

由图11可以看出，为实现精确贴片，除了设备自身能力和状态外，还需要满足：

⑴ 良好的PCB Mark和器件来料质量。例如，Mark中心亮点平整、亮度高、周围区域无干扰，器件引脚（钎料球）一致性好且与本体灰度对比明显、形状规则等；

⑵ 高质量的影像模型，即捕获尽可能多的关键信息，并尽可能真实的反馈出来。

器件质量在前期设计、选型及来料检验阶段要把好关，影像对于现场贴片调试来说至关重要，在0.* mm pitch BGA的POP工艺导入阶段最长的贴片对位调试时间长达近10个小时。高质量的影像模型制作需重点关注以下几点：

(1)光线照射方向与曝光时间配合使用，突出关键识别信息

LED光源板上的不同区域发光就形成了不同的光照模式。FUJI AIM/NXT贴片机具有俯射、侧射、俯射+侧射、前光全亮四种光照模式（背光模式为选配），曝光时间在(1～1000)ms范围内调控，常用范围为(* * ～2* 0)ms，如图12所示。

可能* 种方式中的任何一种都能满足上述两种器件的贴片精度要求，但对于精细器件、异形器件而言，细微的差异可能会导致完全不同的结果，需根据经验判断选择。

⑵ 指定合适的“黑”、“白”界定标准

黑白照片在计算机中以灰度值数组的形式存在，照片中的1个点对应1个(0～2* * )数组范围内的灰度值。识别关键信息点就是告诉计算机该点为“白”，其他无关紧要的区域都为“黑”。黑与白的界定就需要一个标准，在软件中以参数Lead Brightness体现，如图1* 所示。假设图1* （a）中，在其他参数不变的条件下将“主体颜色”设置由“白色”改为“黑色”，则对应的Lead Brightness应设置为90以区分主体（* 0）和引脚（100）。由于灰度值* 0、90与100间的差距太小，生产中易误判影响贴装。

⑶ 选择合适的影像类型

确认重要的信息点后就需要采用合适的模型去模拟、表达他们。FUJI贴片影像制作软件中提供了近* 0种备选影像类型，不同类型关注不同的结构特征，如图1* 、图1* 所示。影像类型选定后还涉及到一些检测点、尺寸与公差、背景极性等的设置，本文不作详述。

* .* 过程干扰

POP组装过程中底层芯片是活动的，任何微小的干扰都有可能导致前功尽弃。长时间的调试也正是因为没有分析清楚过程干扰的主因，并针对性的采取有效解决措施。常见的过程干扰因素可能有：

⑴ 吸嘴选择与吸取位置

• 选取大小合适的吸嘴并使吸取位置尽量靠近器件重心，有利于保证器件在设备高速运动过程中的平稳性，避免贴片前器件与吸嘴间的微小位移导致贴片移位。

• 吸嘴破损会导致气密性下降；吸嘴表面有灰尘、水汽等杂质，有可能使橡胶吸嘴在与器件分离时，由于粘性作用带动已贴好的器件。

⑵ 贴片参数

相对常规器件，贴片时应重点关注贴片压力和高度、贴片速度、分离速度等参数。

• 精确的贴片压力和高度，可确保在贴装顶层BGA时不会对底层过分挤压而导致移位。

• 较低的贴片速度，能确保贴片时对底层的冲击减至最低。

• 合适的分离速度，能确保吸嘴与器件分离时不会将器件带动。分离速度不一定越小越好，速度越慢橡胶吸嘴与器件表面间的粘力“表现”越明显。因此，分离速度要综合吸嘴大小、吸嘴类型、器件重量等因素于以综合考虑。

⑶ 传送平稳性

轨道启/停加速度太大，或是贴片机与贴片机之间、贴片机与过渡段之间对位不准，易导致贴装好的PCBA在传送过程中受冲击而导致移位。

* .* 贴片质量检测

生产过程中每两小时对炉前PCBA进行一次X-ray抽检。透视检查钎料球的大小应均匀饱满，如出现钎料球不能重合的情况即可判断为不良品，如图1* 所示。

pan s��=m`�ȟun:'yes'; font-size:10.* 000pt; font-family:'宋体'; " 0.* mm pitch PoP调整到(0.19～0.20)mm之间，0.* mm pitch调整到(0.19～0.2* )mm之间。助焊剂厚度调节通过设备自带量规实现，如图10所示。

* 再流焊接

* .1 炉温曲线设置

采用无铅再流焊接工艺，炉温曲线设置要求，如图17所示。

在BTU 10温区热风再流焊接炉上的实际焊接炉温曲线，如图1* 所示。

* .2 过程干扰

⑴ 温度与风压的控制

BTU 10温区热空气再流焊接炉温控系统，如图19所示。

BTU热风再流焊接炉内同时存在热空气与PCBA间的对流传热、传送轨道与PCBA间的传导传热、高温炉膛与PCBA间的辐射传热，但起主导作用的是对流传热。根据对流传热公式：

加热丝与热电偶、固态继电器构成热风温度闭环控制回路；吹风马达与压力感应器、变频器等构成风压闭环控制回路。通过对加热丝温度、吹风马达产生的风压等参数的调控，实现对热量的调控，如图20所示。

在实际生产过程中有微小元器件、异形元器件等在再流焊接时被气流吹动而导致移位、立碑等现象。因此，在POP再流焊接过程中风压调节也需慎重。

⑵ 传送轨道平稳性

BTU再流焊接炉通过马达、齿轮、链条实现轨道传动，通过丝杠转动带动轨道宽度调节。由于齿轮污损或润滑缺失、炉膛内有废旧元器件阻挡等原因，可能导致PCBA在传送过程中抖动或碰撞，影响POP焊接质量，如图21所示。分析焊接异常时应关注意此问题。