PBGA载板制程简介

PBGA基板製程簡介,XXX2001.1.17,1,0929085016,BGA(BallGridArray，球狀陣列封裝)技術係指以基板及錫球代替傳統QFP封裝型態(以金屬導線架作為IC引腳)，而錫球採矩陣方式排列在封裝體底部的一種封裝方式。由於BGA單位面積可容納之I/O數目更多，晶粒到電路板的路徑較短，且無QFP之平行排腳，其優點為電容電感引發雜訊較少、散熱性及電性較好、可接腳數增加，且可提高良率，故1995年Intel採用之後，逐漸開始普及。目前主要應用於接腳數超過300PIN之IC產品，如CPU、晶片組、繪圖晶片及Flash、SRAM等。若依載板之材質不同，可分為PBGA(PlasticBGA)、CBGA(CeramicBGA)、TBGA(TapeBGA)及MBGA(MetalBGA)等。其中PBGA為以BT樹脂及玻纖布複合而成，材料輕且便宜，玻璃轉移溫度高，可承受封裝時打線接合及灌膠製程之高溫，為目前應用最廣泛之基板，國內業者多以PBGA為切入點(包含日月宏、耀文、旭德、全懋、大祥、力太、台豐、頎基等)。,2,玻璃轉移溫度Tg(glasstransitiontemperature),若材料在某一溫度以下，表現出類似玻璃般既硬又易碎的特性，則稱此材料處於玻璃狀態(glassstate)，該臨界溫度(範圍)即為Tg玻璃化(vitrification):熔融液態玻璃態。玻璃轉移現象並非聚合物所專有，例如SiO2在1200左右也有此現象。,比容,玻璃態,橡膠態,液態,Tg,T1,T2,玻璃化,溫度,聚合物,比容,液態,溫度,一般低分子化合物,Tm,固態,聚合物(polymer)高分子(macromolecule),例:分子量1000,Tm,?,3,發料,內層線路,內層AOI,黑化or棕化,壓合,X-Ray鑽靶,鑽孔,鍍銅,外層線路,外層AOI,綠漆,鍍鎳,鍍金,成型,電測,FVI,包裝,出貨,PROCESSFLOW,4,梭織物，經緯紗交織結構之實際狀態,1denier=1g9000m1tex=1g1000m=9denier1支(公制)=1000m1g,織紋隱現(weavetexture),經紗WarpYarn,緯紗WeftYarn,不織布,經編組織,緯編組織,針織,纖維(Fiber),5,短纖(Staple)棉,長纖(Filament)絲,BT樹脂的全名為bismaleimide-triazineresin，是一種熱固性樹脂(thermosettingresin)，為以上兩種(B及T)成分之結合體，由日本三菱瓦斯公司於1982年經由Bayer公司技術指導後，使用連續合成法進行商業化之量產，目前全球僅其一家生產，產能為250噸/年，因有鑑BGA之快速成長，故1997年即投資24.532.7百萬美元增加生產線，使產能擴充至600700噸/年。,BT樹脂(BismaleimideTriazineResin),6,N,C,C,C,C,H,H,C,H,H,N,C,C,O,O,O,O,C,C,H,H,Bismaleimide,C,CH3,CH3,O,O,O,O,C,C,N,N,TriazineResinMonomer,BTResin,7,發料,內層線路,壓合,棕化,黑化,四層板,壓合,PP(Prepreg),CopperFoil,玻纖+B-StageBTResin,壓合(Lamination),8,當體型縮聚反應進行到一定程度時，黏度突然增加，並出現不能流動而具有彈性的凝膠狀物質，此時之反應程度稱為凝膠點。根據反應進行的程度，體型縮聚反應可分為3個階段:A-stage(反應初期)A-stage樹脂:在凝膠點之前將反應停止下來而得到的產物。此時樹脂為黏稠液體，或可熔化的固體，可溶於某些溶劑中。B-stage(反應中期)B-stage樹脂:反應程度接近凝膠點時的產物。此時樹脂分子間已輕微交聯。可受熱而軟化，但不能完全熔融。C-stage(反應後期)C-stage樹脂:高度交聯而呈不溶、不熔性質的體型縮聚物。,9,發料,內層線路,壓合(Lamination),棕化,六層板,壓合,PP(Prepreg),CopperFoil,10,CopperFoil,Core,CopperFoil,鑽孔(Drilling),GlassFiber+BTResin,銅箔可分為壓延銅箔及電解銅箔，壓延銅箔定義為厚度100mm以下之銅及銅合金帶。,11,Desmear去膠渣,PCB在鑽孔的摩擦高熱中，當其溫度超過樹脂的Tg時，樹脂將呈現軟化甚至形成流體而隨鑽頭的旋轉塗滿孔壁，冷卻後形成固著的膠糊渣(smear)，使得內層銅孔環與後來所做的銅孔壁之間形成隔閡。故在進行PTH(鍍通孔)之初，就應對已形成的膠渣進行清除。,Desmear,smear,膨潤裂解中和,12,Desmear(去膠渣),經鈀膠體活化與後來速化處理後，孔壁上非導體表面將均勻分佈著催化活性的鈀層，於是在鈀的催化及鹼性條件下，甲醛會解離產生氫:,HCHO+OHH2+HCOO,Pd,接著銅離子被還原:,Cu2+H2+2OHCu+2H2O,之後所析出的化學銅層又可作為自我催化的基地，使得Cu2+陸續被還原成Cu,化學銅,CuSO4+2HCHO+4NaOHCu+2HCOONa+H2+2H2O+Na2SO4,13,垂直電鍍採用夾點式導電方法從電鍍技術發明以來就一直延用至今，未曾有過任何改變。根據歐姆定律，距離夾點愈近，電阻值愈低；反之，距離夾點愈遠，電阻值必定愈高。由於電阻值高低不一，所以電鍍層厚度易呈現較大的厚薄差異。,水平接觸導電法，其電力線呈水平分佈，板面與導電輪之間沒有電阻值高低差異，鍍層自然均勻。,垂直鍍銅,水平鍍銅,鍍銅(CuPlating),陽極:CuCu2+2e陰極:Cu2+2eCu,14,AOI,壓膜,曝光,UV,De-Mylar,顯影(Developing),蝕刻(Etching),去膜(Stripping),前處理,CuH2O2CuOH2OCuOH2SO4CuSO4H2O,CuH2O2H2SO4CuSO42H2O,CuCuCl22CuClCu2FeCl3CuCl22FeCl2,黃光室,顯影液:Na2CO3K2CO3,去膜液:NaOH,底片,線路(Pattern),Mylar,Photoresist,15,PCBLaminatingProcess/FinishedBoardStructure,壓膜,乾膜(DryFilm),ProtectiveFilm,Photoresist,CoverFilm,Mylar(PETFilm),PEorPolyolefinFilm,正型光降解負型光交聯,16,Asystemforautomaticindustrialprocesscontrolormeasurement,consistingofanopticalmoduleforimageacquisition,asegmentationprocessortoisolatetheimagefromitsbackground,andanimageanalysisprocessor.,AutomaticOpticalInspection(AOI)自動光學檢驗,17,前處理,網印,Pre-cure,網印,Pre-cure,曝光,UV,顯影,Post-cure,UVcure,綠漆(SolderMask),油墨+硬化劑,黃光室,底片,opening,18,Solder-MaskDefined(SMD).Padshavesolder-maskopeningssmallerthanmetalpads.,SMD,NSMD,Non-Solder-MaskDefined(NSMD).Metalpadsaresmallerthansoldermaskopenings.,Twotypesoflandpatternsareusedforsurface-mountpackages：,Pad,SolderMask,opening,19,綠漆(SolderMask),鍍鎳(NiPlating),鍍金(AuPlating),Ni,Au,Cu,預鍍金(GoldStrike),Au,如果直接鍍金，金會在鎳層上置換，影響接合力，所以要預鍍金。,鎳做為鍍金層