BGA基板制程简介.ppt

2020 2 7 PBGA制程简介 1 BGA基板制程简介 2020 2 7 PBGA制程简介 2 BGA基板全製程製造流程 主要内容 BGA基板基本知识BGA基板制造一般流程BGA基板制造特殊流程 Viaonpad GPPFlipChipBGAProcessFlow 2020 2 7 PBGA制程简介 3 BGA基板基本知识 2020 2 7 PBGA制程简介 4 BGA概述 BGA BallGridArray 球阵列封装 即以基板及锡球代替传统QFP封装型态 以金属导线架作为IC引脚 而锡球采矩阵方式排列在封装体底部 由于BGA单位面积可容纳之I O数目更多 晶粒到电路板的路径较短 且无QFP之平行排脚 其优点为电容电感引发噪声较少 散热性及电性较好 可接脚数增加 且可提高良率 1995年Intel采用之后 逐渐开始普及 目前主要应用于接脚数超过300PIN之IC产品 如CPU 芯片组 绘图芯片及Flash SRAM等 依载板材质 可分为PBGA PlasticBGA CBGA CeramicBGA TBGA TapeBGA 等 PBGA为以BT树脂及玻纤布复合而成 材料轻且便宜 玻璃转移温度高 可承受封装时打线接合及灌胶制程之高温 为目前应用最广泛之基板 2020 2 7 PBGA制程简介 5 BGA基板类型 2020 2 7 PBGA制程简介 6 BGA基板结构 2020 2 7 PBGA制程简介 7 BGA基板全製程製造流程 BGA基板名词解释 finger Fingersusuallyconnectedbyatracethroughvialandthusgoldwireisconnectedinfinger Vialand drills Redcolor drillGreencolor vialandVialandsareoftencoveredwithdrills 2020 2 7 PBGA制程简介 8 BGA基板名词解释 Tracesthatareconnectedtovialandandhasendarecalledplatingtrace Theseplatingtracesareconnectedtoplatingbar instp signaltrace Platingtrace Thetracethatconnectsfingertovialandarecalledtraceorsignaltrace 2020 2 7 PBGA制程简介 9 BGA基板全製程製造流程 BGA基板名词解释 ballland Redcolor s mopenGreencolor balllandballlandsareoftenhaves mopen Theseballlandsareusedtoconnectsolderball S Mballopen capacitance Customerdesign放置电子元件 2020 2 7 PBGA制程简介 10 BGA基板全製程製造流程 BGA基板名词解释 2020 2 7 PBGA制程简介 11 BGA基板名词解释 2020 2 7 PBGA制程简介 12 BGA基板全製程製造流程 BGA基板名词解释 Meshaddsstiffnesstothesubstrateandthusitwillnotcrack mesh Moldinggate 于封装厂M D制程之注胶口 2020 2 7 PBGA制程简介 13 BGA基板制造一般流程 2020 2 7 PBGA制程简介 14 BGA基板全制程制造流程 2020 2 7 PBGA制程简介 15 发料站流程介绍 进行板材 烘烤 导角 上PIN 和钻针 上环 的备料工作 2020 2 7 PBGA制程简介 16 作用 消除基板应力 防止板弯 板翘 安定尺寸 减少板材涨缩 烘烤参数 160 140min 烘烤 2020 2 7 PBGA制程简介 17 作用 将BT板材之边角去除 以防在后制程发生边角翘起造成卡板 注意事项 双层板须导同一长边上的两个角 厚板 0 4t的BT板 一次导50片 薄板 0 2t及以下的BT板 一次可导100片 导角 2020 2 7 PBGA制程简介 18 将棕化后之内层板经由迭合覆上胶片 PP 及铜箔而形成多层铜面 进行压合程序而成多层板 PP胶片 将玻纤布含浸树脂后烘干形成半固化胶片 B stage 在压合的高温下其会融化成黏状流体再慢慢硬化成固化的绝缘层 C stage 压合站 Lamination 2020 2 7 PBGA制程简介 19 4层板 內层线路 棕化 预叠 叠合 压合 钻靶 裁邊 薄化 option 上pin钻孔 2层板 生管发料 薄化 option 上pin钻孔 压合站流程介绍 2020 2 7 PBGA制程简介 20 于內层表面沾着一层棕色有机物质 以便提高內层表面与树脂 PP 的结合力 一 棕化 2020 2 7 PBGA制程简介 21 在无尘室内将已棕化的内层板上 下各搭配1张PP胶片与铜箔后 准备进行压合 二 预叠 叠合 2020 2 7 PBGA制程简介 22 将迭合后的基板进行高温高压之压合程序而形成多层板 两段式温升 于低温段缩短外层与中间层的基板温差 使PP软化受热均匀 并尽量同时到达低黏度 再配合高温段 使树脂吸收热能从而促进聚合反应 两段式加压 先于低压段等待PP树脂均匀受热并缓慢流动 快接近最低黏度点时再用高压力将板内空气往四周驱赶 使树脂流动顺畅并均匀填充分布 厚度分布较平均 四 压合 2020 2 7 PBGA制程简介 23 将已压合完成之多层板进行定位靶钻孔 裁板 磨边 磨圆角 打钢印及厚度量测 定位靶钻孔 为钻孔站钻出 定位孔 PIN孔 与防错的 防呆孔 裁板磨边 将基板尺寸由515 410mm裁切成510 405mm 磨圆角 将不整齐的边角去掉 以利于板子在后制程生产线的运行 打钢印 将本批的批号用钢印机打印在板边 厚度量测 对压合制程最终的厚度进行监测 并将不良品检出 五 钻靶裁边 2020 2 7 PBGA制程简介 24 将基板表面的铜层咬蚀变薄 减少面铜厚度 以利于后制程生产 蚀刻药水 主成分为H2O2和H2SO4 另外有安定剂稳定H2O2的性能 减缓其分解 蚀刻参数 线速2 5m min 0 8可调 减薄5 12 7 温度33 硫酸铜回收机原理 硫酸铜冷却结晶系统主要是利用硫酸 双氧水微蚀液中的Cu2 及SO42 在过饱和的条件下形成硫酸铜结晶而予以分离回收 六 薄化 2020 2 7 PBGA制程简介 25 将BT基板依路单经由机械钻孔机台进行钻孔作业 以提供符合客户设计所需之导通孔 工具孔 为下制程提供对位孔 定位孔及Tooling孔 钻孔站 Drilling 2020 2 7 PBGA制程简介 26 钻孔站流程介绍 2020 2 7 PBGA制程简介 27 日立数控机械钻孔机钻孔站的主要设备 机台根据钻孔程序所提供的坐标 在基板的指定位置上使用指定直径的钻针钻孔 工作设备 2020 2 7 PBGA制程简介 28 自动孔位检查机此设备可以量测板面上所有孔的相对位置 以作为判定孔位偏差量之依据 X Ray内层检查机于多层板的制程中检验所钻之孔位置是否对准内层位置 或检验其偏移量 检验设备 2020 2 7 PBGA制程简介 29 将钻孔后之板材 经由前处理去除孔内胶渣 以及经由化学铜沉积薄铜层 形成上 下导通后 施以电镀铜达成孔铜与线路所需的铜层厚度 镀铜站 CopperPlating 2020 2 7 PBGA制程简介 30 此制程主要是利用刷轮 不织布刷 高速旋转将钻孔后在孔缘所造成的毛刺及板面细小铜渣刷磨去除 镀铜站 1 刷磨线 2020 2 7 PBGA制程简介 31 镀通孔 PTH PlatingThroughHole 将原非金属之孔壁镀上一层薄铜 即金属化 以利后续电镀铜顺利镀上 镀铜站 2 ATO水平镀铜线 2020 2 7 PBGA制程简介 32 Desmear 除胶渣段 PCB在钻孔的摩擦高热中 当其温度超过树脂的Tg时 树脂将呈现软化甚至形成流体而随钻头的旋转涂满孔壁 冷却后形成固着的胶糊渣 smear 使得内层铜孔环与后来所做的铜孔壁之间形成隔阂 故在进行PTH 镀通孔 之初 就应对已形成的胶渣进行清除 以利于后制程孔内化学铜的顺利附着 PTH 镀通孔段 在通孔或盲孔中通过化学作用沉积上一薄层均匀具导电性的铜 主要是将原非金属之孔壁金属化 以利于后面电化学铜顺利镀上 CopperModule 电镀铜段 即将溶液中的铜离子成份 利用施加交流电的方式 正向镀铜 反向剥铜 将其均匀还原在Panel表面以及孔内 达到Spec要求厚度的铜层 2020 2 7 PBGA制程简介 33 3 塞孔 Option 塞孔目的 将孔填满避免空气残留以防止过高温锡炉时产生爆米花效应 另外可支撑导通孔铜壁 防止 ViaCrack 发生 2020 2 7 PBGA制程简介 34 塞孔流程图解 2020 2 7 PBGA制程简介 35 在基板铜面上压上一层干膜光阻剂 以UV光结合光罩进行曝光 被光照射到的部分发生聚合反应从而产生抗蚀性 即负性光阻 经过显影 蚀刻 剥膜后 在铜面上获得所需要的线路图形分布 干膜 将含光阻层的树脂溶液均匀的涂在厚度为25um的玻璃纸 PET 并使之干燥 再以厚度35um的塑料膜 PE 覆上加以保护 线路站 Pattern 2020 2 7 PBGA制程简介 36 线路站流程介绍 2020 2 7 PBGA制程简介 37 1 基材 2 前处理 压膜 ProcessFlowIntroduction CrossSection 1 2020 2 7 PBGA制程简介 38 3 曝光 4 显影 ProcessFlowIntroduction CrossSection 2 2020 2 7 PBGA制程简介 39 5 蚀刻 6 剥膜 ProcessFlowIntroduction CrossSection 3 2020 2 7 PBGA制程简介 40 检验蚀刻后线路是否有短路 short 断路 open 线路缺口 nick 线路突出 protrusion 及孔是否切破 AOI AutoOpticInspection 2020 2 7 PBGA制程简介 41 绿漆 SolderMask 又称SolderResist 即所谓防焊膜 是指将电路板表面不需要焊接的部分导体 以永久性的树脂皮膜加以遮盖 此层皮膜即称之为S M 绿漆站 SolderMask 2020 2 7 PBGA制程简介 42 酸处理 物理刷磨 Brush Buff JetScrub刷磨 网印预烤 箱型炉 隧道式炉 75 C10 30min曝光 紫外线照射 300 700mJ cm2显影1wt K2CO330 C60 100sec后烘烤 箱型炉 隧道式炉 150 C30 60min 绿漆站流程介绍 2020 2 7 PBGA制程简介 43 将蚀刻后基板的铜面氧化物去除 经由微蚀作用 酸处理 烘干 增加铜面粗糙度使绿漆涂布后可以得到更紧密的结合 防止涂布的绿漆脱落 前处理 2020 2 7 PBGA制程简介 44 以底片 正片 来定义绿漆开窗部位 利用特定波长之UV 紫外光 照射L P S M 环氧树脂与压克力树脂以不同比例混合而成LIQUIDPHOTOIMAGEABLE SOLDERMASK 使感光部分聚合键结 结构加强 未感光部分则随显影液清洗而去除 曝光 2020 2 7 PBGA制程简介 45 以显影液将未曝光之感光油墨溶解去除达到显像之目的 另外还有去除残胶之功能 用 热烤 及 UV 使先前绿漆中未反应完全的 Epoxy 及 Acrylic基 进一步的键结及强化 显影 后烤 UV 2020 2 7 PBGA制程简介 46 利用金镀层的优点 使基板表面需要导电的地方长期保持良好的导电性 金层与封装制程wirebond打上的金线有很好的融合导通效果 对基板表面起到装饰的作用 镍金站 Nickel GoldPlating 2020 2 7 PBGA制程简介 47 绿漆 SolderMask 镀镍 NiPlating 镀金 AuPlating 预镀金 GoldStrike 如果直接镀金 金会在镍层上置换 影响接合力 所以要预镀金 镍做为镀金层的底层 防止铜与金彼此扩散 2020 2 7 PBGA制程简介 48 镍金站最主要的生产线之一 采用垂直电镀的方式 依靠天车将基板在各槽中转换 使铜面镀上满足客户需求的镍层和金层的规格 电镀线 2020 2 7 PBGA制程简介 49 主要目的是以超音波方式加强洗净板面的能力以便去除残留于镀镍金后板面上的药液与异物 此线末端设有吸干 吹干及烘干以保持板面的干燥 水洗线 2020 2 7 PBGA制程简介 50 此制程主要是依成品规格图将板材经由成型机台加工 以达到客户要求之尺寸 成型站 Routing 2020 2 7 PBGA制程简介 51 成型原理 2020 2 7 PBGA制程简介 52 FIT站 FinalInspectionTest 2020 2 7 PBGA制程简介 53 WhyE test A 电测的目的为检测出线路间的OPEN开路 SHORT短路 因为各站的制程能力不断提升 线路密集化 层数从2Layerupto4L 6L 无法只依靠外观检测仪器AOIorAVI确认出是否有OPEN SHORT存在 B 确保产品封装后 不会因为基板本身的线路OPEN SHORT而造成信号传输错误影响产品的功能性 导致完成封装的产品也随之报废 电测检验 2020 2 7 PBGA制程简介 54 对于前制程各站产出的基板 加以严格之把关检验 筛选出良品及不良品 然后随时将本站所发现之各异常状况告知前制程 让前制程能有效针对问题点而做制程改善 以期达到质量的提升 职责 对于前制程各站产出的基板 依客户规格加以严格之把关检验 即做100 外观人工目视检验 检验范围包括焊线区 防焊区及锡球垫区 功能 FVI检验 2020 2 7 PBGA制程简介 55 利用光学原理 图像学习以及检查参数的设定 针对每个产品上的各个检查区进行检验 由计算机图像处理 反应出产品上的缺点 目的 AVI检验 2020 2 7 PBGA制程简介 56 包装站为整个BGA最后一站 包装 2020 2 7 PBGA制程简介 57 BGA基板制造特殊流程 Viaonpad 2020 2 7 PBGA制程简介 58 Type1 Type2 Via on padTechnology 2020 2 7 PBGA制程简介 59 BGA基板制造特殊流程 GPP 2020 2 7 PBGA制程简介 60 MaterialRelease 2020 2 7 PBGA制程简介 61 I LPattern Pretreatment 2020 2 7 PBGA制程简介 62 I LPattern D FLamination 2020 2 7 PBGA制程简介 63 I LPattern Exposuring 2020 2 7 PBGA制程简介 64 I LPattern Developing 2020 2 7 PBGA制程简介 65 I LPattern Etching 2020 2 7 PBGA制程简介 66 I LPattern Stripping 2020 2 7 PBGA制程简介 67 Lamination 2020 2 7 PBGA制程简介 68 SUEP 2020 2 7 PBGA制程简介 69 M CDrilling 2020 2 7 PBGA制程简介 70 CuPlating 2020 2 7 PBGA制程简介 71 O LPattern CZPretreatment 2020 2 7 PBGA制程简介 72 O LPattern D FLamination 2020 2 7 PBGA制程简介 73 O LPattern Exposuring 2020 2 7 PBGA制程简介 74 O LPattern Developing 2020 2 7 PBGA制程简介 75 Ni AuPlating 2020 2 7 PBGA制程简介 76 Stripping 2020 2 7 PBGA制程简介 77 O LPattern D FLamination 2020 2 7 PBGA制程简介 78 O LPattern Exposuring 2020 2 7 PBGA制程简介 79 O LPattern Exposuring 2020 2 7 PBGA制程简介 80 O LPattern Developing 2020 2 7 PBGA制程简介 81 AlkalineEtching 2020 2 7 PBGA制程简介 82 Str