【《用自动焊线机实现BGA封装和质量检测的案例分析》2300字】

用自动焊线机实现BGA封装和质量检测的案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u30840用自动焊线机实现BGA封装和质量检测的案例分析 175331.1焊线机的演变和原理 1205751.2自动焊线机的优点 1173521.3用焊线机实现BGA封装 2122271.4BGA封装过程中的缺陷和质量检测 41.1焊线机的演变和原理最初，人们通过手工去完成一些PCB的焊接。随着集成电路的发展，PCB上的器件规格越来越小，超出了人工焊接的范围。在此基础上研发出半自动焊线机。然而半自动焊线机为手动焊线机的改装机。生产效率很低，而且仅仅能够完成规模较小的PCB焊接。远远满足不了一些精密的IC芯片的焊接与封装。在此基础上，生产商研发出了自动焊线机以及高速自动焊线机。其演变过程如下图。图1.1.1焊线机的演变当前，比较先进的焊线机为超声波自动焊线机。其利用超声波机械振动产生的能量完成焊接。超声波焊线机的优点在于不会向器件输送电流，同时也不会向一些精密的元件施加热量。相对于传统的热熔焊线，超声波焊线能够保护芯片，防止温度过高烧坏芯片。金属材料在超声波焊接时，通过将超声波振动的能量转化为材料之间的摩擦产生有限的温度，使得两种材料连接在一起。这种金属有效的连接方式克服了焊接时由焊接材料过热产生的飞溅和氧化现象。1.2自动焊线机的优点目前，随着自动化产业的飞速发展，使得自动焊线机的发展非常迅速。在集成电路领域，自动焊线机的市场非常广泛，靠着操作简单，工作稳定度高以及焊接效率高的优点深受广大生产商的喜爱。全自动焊线机集合了XYZ轴平台于一体，是由精密度非常高的光电设备和机电设备组合而成。它对设备要求很高，例如高响应、低振动、高效率、稳定的超声输出和打火系统。对于自动焊线机而言，最主要的难度是摆线的稳定性和焊锡质量的控制。在机器运行时，摆线安置的稳定性如果不合格，那么在焊接过程中就会出现左右晃动的情况，最终导致焊接的产品不合格。图1.2.1焊线机如上图，相对于传统的焊线机，自动焊线机有以下优点：1可靠性高。2节约成本。3功耗低。4使用寿命长。5生产效率高。6焊接自动化。7焊接后导电性好。8焊接时间短。1.3用焊线机实现BGA封装BGA封装都是在一些精密的焊线机上完成的。使用焊线机时，需要打开电源和气源，一般来说施加的气压在4-6Kg/cm2范围内。之后依次打开主电源和显示器的开关。最后进行机台的自检，一般需要两分钟。一系列的操作后，自动焊线机就进入了待机状态。下一步为机台的调教。根据所要焊线的PCB规格对焊线机进行调整。一般分为安装金丝，上料，轨道调整，进步调整，教读程序，更换劈刀以及AutoBonding画面几个步骤。1安装金丝。将金丝安置在滚轴上。用镊子将金丝的后端连接到接地的装置杆上，之后用镊子将金丝首端按照线路安置好。2上料。将固好晶的材料放置到料盒内，之后将料盒放置到升降定位槽中。3轨道和进步调整。在MHS参数设定中调整轨道，调整XYZ轴。之后调整进步，在Program中选择MHS参数设定，调整LF单元的偏移量。4程序设定。按下INX键后，选择进入Program界面，对无用的程序进行清理。之后对WH进行调整，设定热压板和XY轴工作台的工作范围。之后编辑程序单元的排列方式。最后进行测高和调整焊线的参数。5更换劈刀和焊线数量选择。按下Chgcap键卸下废旧的劈刀，换上新的劈刀。按下Enter键进行矫正。在前面板上“0”与“1”分别代表自动焊线以及只焊一条线。“4”，“5”，“6”分别代表切线，补焊和焊位中心同步矫正。经过以上的大致调试，就可以进行焊线了，按下“0”键，机器进行工作。此时机器前面板上绿灯亮起。焊线如下图。图1.3.1焊线进程上图为BGA封装中的焊线过程。通过自动焊线机可以大幅度提高效率。使用焊线机之前需要对机器进行编程。通常是生产商根据先前设计好的电路图，通过软件转化为编程语言写入机器，从而实现了一台焊线机可以焊接不同的PCB。如下图。图1.3.2显示端的封装图上图为PC上显示的编程后的原理图。在PC上利用相应的软件可以模拟焊接后PCB的性能。在焊线过程中要密切观察前面板指示灯的状态。绿灯表示正常工作，黄灯表示机器正常待机。若此时红灯亮，那么焊接有误或处于异常状态，需要及时处理。1.4BGA封装过程中的缺陷和质量检测BGA封装以及成为了一种实用的，常见的，优良的封装技术。但是BGA封装会随着封装设备，外界环境以及焊接技术的影响而产生不同程度上的问题和缺陷。BGA封装后，对其的检测难度和成本非常高。常见的封装缺陷包括：芯片位置未对准，焊接后出现松动现象，焊接锡球短路，BGA焊球不均匀，焊球缺失以及焊球低于芯片的现象。因此，在焊接完成后，很难判断焊接程度的好坏。因此，对于BGA封装的检测尤为重要。BGA的检测分为生产间检测和生产后检测两种类型。其中生产间检测又包括目测和用X射线实时成像检测。传统的目测只能检测基础的边界处的缺陷。如下图。图1.1.1显微镜下的封装这种直观的检测通常检测封装边缘的缺陷。对于其内部只能依靠X射线获取实时的成像检测。检测结果如下图。图1.1.2显微镜下的封装的缺陷如上图，可以直观的看出封装的边界产生了误焊，不同的焊接点由于一些原因焊接到了一起，封装后芯片会出现逻辑错误。依靠X射线获取实时的成像检测能够检测芯片底部焊接的情况，及时的筛查焊点存在的问题，从而减少最终的生产成本。封装后的芯片检测难度相对较高。采用目测法是无法观察到缺陷的。对于封装后的检测，一般采用整体的电气测试、边界扫描和X射线检查。图1.1.3未封装的器件成像根据封装前的芯片设置，在封装后的检测中课题剔除部分非必要的检测。例如上图中无引脚的触电，在检测过程中可以忽略。利用电器特性检测，可以探索焊接是否开路和短路。开路时，焊点之间的电阻趋于无穷。而短路时，电