POP制程评估20111018

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1、POP Process Evaluation Report1POP(Package on package)制程評估1 目 錄一.POP技術簡介三.POP制程設備與間材確認四.POP制程驗證&注意事項五.POP制程导入規劃二.POP制程IC規格說明2一一.POP技技術術簡簡介介1.POP(Package on package层叠封装层叠封装)POP主要針對電子產品市場与零件的趨勢予以開發,現在很多電子產品主要強調輕薄外型和多樣化功能,如手機,Wi-Fi,GSP,MP4等,因此在零件與制程技術上必須進一步改良.此技術結合兩家知名的半導體及材料廠家與鬆下(Panasonic)公司一同研發 sharp

2、sharp開發頂部封裝芯片,AMKORAMKOR開發底部封裝芯片,PanasonicPanasonic負責芯片重疊裝置,3d實裝技術主要取代傳統的wirebond之零件限制,如增制memory時以零件堆疊技術生產,並可結合不同廠商的IC共同實裝,對於手機/數位攝像機/PDA/衛星導航器/液晶薄膜電視等高密性電子產品,能解決新增功能造成空間不足的問題.在邏輯電路和存儲器集成領域,封裝體疊層(POP)已經成為業界的首選,主要制作高端便攜式設備和智能手機使用的先進移動通訊平臺 TOP packagebottom packagepop32.POP 层叠封装趨勢對於底層的POP层叠封装來說,引線鍵合正迅

3、速被倒轉焊技術所取代.推動著焊接節距的不斷縮小.目前采用較多的是倒裝芯片技術,POP封裝體的尺寸封裝體的尺寸,高度和焊球節距的發展趨勢如下高度和焊球節距的發展趨勢如下:POP 典型结构底部 PSvfBGA(Package Stackable very thin fine pitch BGA)顶部Stacked CSP(FBGA,fine pitch BGA)Package size(mm/side)17151412Stacked POPHeight(mm)1.81.61.41.2Min.ball pitchBottom POP(mm)0.50.40.40.30/0.32Min.ball pit

4、chtop POP(mm)0.650.50.40.30/0.32一一.POP技技術術簡簡介介現在倒轉焊IC球距的主要形式引線鍵合POP倒轉焊43.POP SMT制程說明 工序工站描述確認項目備注1印刷錫膏印刷厚度2元件貼片-3刮平Flux or Solder PasteFlux or Solder Paste厚度POP制程制程抓取晶片沾Flux or Solder PasteFlux 量or 沾錫厚度對芯片進行貼裝機臺精度4過迴流焊是否為氮气爐5AOI 測試品質驗證5D X-ray 確認short或open驗證染色切片確認確認焊接品質功能測試POP演示第一颗IC贴在PCB上,第二颗沾锡或FLU

5、X后贴在IC上,一一.POP技技術術簡簡介介MountingDippingPOP mountPCB5預計導入POP制程的IC規格說明1.導入POP制程底部 IC spec項目詳細說明備注外形尺寸12.1*12.1mmTI客戶提供的BGA規格高度Max:1mm球節距top0.5mm球節距bottom0.4mm錫球寬度0.210.31mm錫球高度0.140.24mmbottom剖面局部尺寸0.5mm0.5mm0.28mmTOP面局部尺寸0.210.31mm0.140.24mm0.4mm1mm二二.POP制制程程IC規規格格說說明明6二二.POP制制程程IC規規格格說說明明2.依IPC-7525的標

6、準(Stencil Design Guidelines)Fine-pitch BGA(小間距小間距BGA)鋼網標準鋼網標準PitchPitch 0.4mm(15.7mil)Pad foot print widthPad foot print width CIR(待確認)Pad foot print lengthPad foot print length CIR(待確認)Aperture widthAperture width SQ(待確認)Aperture lengthAperture length SQ(待確認)Stencil foil thickness rangeStencil foil

7、 thickness range 0.0750.125mm(2.93.94mil)Area ratio rangeArea ratio range 0.690.92mmPCB BGA pad Layout參考方形開孔尺寸為0.22 0.23mm0.220.23mm0.4mm0.4mm0.4mm0.254mm7一.機臺設備確認POP制程設備確認制程設備確認&說明說明印錫貼片貼片目視回焊AOI送板送板机自動印刷機高速或泛用機回焊爐AOI中速貼片機泛用機需配有POP unit回焊接最好能夠供應氮氣POP制程常規LAYOUT方式Flux Transfer Unit抓取晶片沾Solder Paste.三

8、三.POP制制程程設設備備與與間間材材確確認認8一.機臺設備確認工序工站描述需求設備現有狀況1印刷錫膏自動印刷機現為DEK2652元件貼片中速機或高速機可以共用3刮平Flux or Solder Paste1.POP泛用機2.Dipping feeder裝置光電廠沒有支持POP貼片的設備抓取晶片沾Flux or Solder Paste對芯片進行貼裝4過迴流焊回焊爐需依錫膏的條件確認5AOI 測試AOI設備可以共用品質驗證3D X-ray 3D X-ray 電通廠實驗室染色切片確方切片染色裝置 電通廠實驗室錫厚測試錫厚測試設備 需求投影機和錫厚測試儀重工設備POP rework設備POP BG

9、A重工設備待確認目前的BGA rework設備是否滿足重工要求POP制程設備確認制程設備確認&說明說明紅色框選為制程需評估的設備紅色框選為制程需評估的設備三三.POP制制程程設設備備與與間間材材確確認認9一.機臺設備確認-印刷機臺確認印刷機臺確認項目機臺參數備注Max.PCB size510mm*508 mmMin.PCB size50mm*50 mm印刷速度2-150mm/s印刷精度0.001 mm現光電廠SMT印刷機臺主要為DEK265評估確認評估確認:自動DEK265印刷的精度可以達到0.001mm,可以滿足印刷的品質要求.三三.POP制制程程設設備備與與間間材材確確認認0.3mm0.2

10、mm0.5mm方形為鋼板開孔 0.28*0.28mm錫膏印刷左右偏移超出的尺寸為(0.3-0.28)/0.2=0.1mm0.001mm10一.機臺設備確認-貼片泛用機貼片泛用機POP制程貼片使用的設備是泛用機臺,現光電廠的泛用機臺的配置如下泛用機是否支持POP制程YV88XG不支持GSM1不支持FUJI-QP341E不支持光電一廠泛用機臺無法滿足POP制程,需重新評估新的泛用機臺,以及POP制程需求的Dipping錫膏或FLUX的設備.需確認設備的性能和報價,目前CR事業部已評估POP制程使用的泛用機為鬆下的CM602/DT401廠商設備名稱型號報價備注Panasonic泛用機CM602電通廠

11、和鳳凰廠有此設備Panasonic泛用機DT401Dipping裝置配件現有泛用機無Transfer unit且軟體不能升級，無法滿足POP制程需求三三.POP制制程程設設備備與與間間材材確確認認11因POP使用的錫膏Dipping使用錫膏一般為type4 6,其錫球相對較小.通常為避免錫膏的錫球氧化,都會使用氮气回焊爐.所以回焊爐需符合POP制程評估錫膏的要求一.機臺設備確認-回焊爐回焊爐評估的項目1.回焊爐是否能夠供應氮气,防止錫球氧化2.回焊爐溫區是否能滿足錫膏,PCB,元件的溫度曲線要求光電廠迴焊爐型號溫區備注KINCE-KWA12258個溫區冷卻區效果差,氮氣回焊功能BTU-Pyra

12、mX987個溫區冷卻系統壞無冷卻效果,回焊爐隔熱保溫材料老化Vitronics XPM8208個溫區現有回焊爐溫區少,冷卻系統作用失效,且部件老化其性能下降,不符POP制程需求需求迴焊爐 溫區報價備注美國HELLER型號：1809EXL10個暫無爐子配有N2 N2&air兩種方式均可回焊三三.POP制制程程設設備備與與間間材材確確認認SMT評估需求的回焊爐12一.機臺設備確認.-POP制程IC返修設備確認 -需確認現有的BGA rework機臺是否滿足需求 rework機臺型號廠商備注RM-E8000時效技术需進行確認對於工廠的BGA rework機臺需進行實際評估確認三三.POP制制程程設設

13、備備與與間間材材確確認認13二二.鋼網及間材確認項鋼網及間材確認項三三.POP制制程程設設備備與與間間材材確確認認名稱要求說明現況備注鋼網激光或電鑄開激光階梯鋼網依IC規格,試產鋼板將使采用激光,厚度為0.125mm印刷用锡膏Type 4(2038um)使用S3X58-M406參考型號(CR使用)KOKI S3X58-M406,SAC305,Type 4 沾用的锡膏Type 6(1020um)使用KOKI S3X911-NT1參考型號(CR使用)KOKI S3X911-NT1,SAC305,Type 6沾用的助焊剂要求厚度240um(标准设置，球高的60%)未評估參考型號(CR使用)Keste

14、r 6522助焊剂厚度设置:錫球待確認待定依BGA封裝IC錫球的規格確定(焊球材料 63Sn37Pb/Pb-free)14四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注1印刷錫膏1.印錫品質&錫厚確認2元件貼片(POP BGA)元件偏移3刮平Flux or Solder PasteFlux或錫膏厚度量測抓取晶片沾Flux or Solder Paste沾錫膏或flux高度測試對芯片進行貼裝貼片效果確認4過迴流焊1.回焊軌道水平與順暢確認;2.Profile條件求取確認不允許傾斜或抖動5AOI 測試-品質驗證5D X-ray 焊接后間距量測&品質確認可以檢測焊接是否sho

15、rt染色切片確認焊接品質確認確認重工POP rework重工Rework profile條件求取一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明15四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注1印刷錫膏1.印錫品質&錫厚確認依IPC標準鋼板厚範圍:0.0750.125mm1.1.印刷錫膏的厚度確認印刷錫膏的厚度確認TI提供的BGA的資料,印錫膏pad pitch為0.4mm,其BGA IC 錫球的高度範圍0.140.24mm,錫球大小相差錫球大小相差0.1mm,所印刷的厚度必須大於0.1mm,從印錫膏的實際狀況確認選用0.08mm的鋼網錫膏在0.120.14mm間

16、,可以滿足需求貼片錫膏與錫球接觸比率:TMAX=0.14/0.14=100%TMIN=(0.14-0.1)/0.12=21.3%比例锡厚100%21.3%0.24mm0.14mmBGABGA最大錫球最小錫球PCB印刷厚度0.120.140mm印錫厚度示意圖印錫厚度示意圖BGA錫珠相差0.1mm一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明16四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注1印刷錫膏1.印錫品質&錫厚確認依IPC標準鋼板厚範圍:0.0750.125mm2.2.印刷錫膏的選用印刷錫膏的選用依TI提供資料,BGA印刷錫膏pad pitch應為0.4mm,

17、其BGA IC 錫球的直徑範圍0.210.31mm,依IPC的標準其PAD設計大約為0.25*0.25mm,其鋼網的開孔為圓形0.23*0.23mmPCB BGA pad Layout參考參考0.4mm0.3mm0.4mm鋼鋼板板開開孔孔為為方方開開設設計計圓形孔尺寸為0.23*0.23mm錫珠*5鋼板開孔建議值建議值:開孔最窄處可容納45個顆粒錫球,所認錫膏錫球直徑 0.28/50.06mm60um60um一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明0.22mm0.4mm0.4mm17四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注2元件貼片(POP BGA)元

18、件偏移一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明BGABGA的貼片確認的貼片確認0.4mm0.210.31mmCC 0.05mm 0.15mmMMBA0.4mmBGA pad Pitch確認確認0.4mm0.25mm0.4mmPCB BGA pad Layout參考參考BGA錫球的正位度為0.15mm,所以貼片的偏移量0.2-0.150.05mm,DT401的貼片精度為+/-50m,CM602為+/-40m0.4mm0.210.31mm0.4mm0.090.19mm(typical值0.15mm)從BGA規格確認,來料會有不良出現,貼片機臺需能夠自行判定依提供BGA的規格貼片機臺選用

19、Panasonic CM602貼片機臺可完全滿足精度需求18Bottom CSP-底部元件背面的基准点四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注3刮平Flux or Solder PasteFlux或錫膏厚度量測使用錫膏抓取晶片沾Flux or Solder Paste沾錫膏或flux高度測試對芯片進行貼裝貼片效果確認一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明POP貼裝過程板基准点辨识拾取元件元件辨识局部基准点辩识蘸取助焊剂元件贴装-华夫盘,真空盘,送料器-根据元件焊球辨识,識別 不良的元件將不會選取-吸嘴选择 vs 硅材-定位基准点或焊垫Top CSPP

20、CB和bottom CSP表面需有精度的識別mark,以利於貼片19四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注3刮平Flux or Solder PasteFlux或錫膏厚度量測使用錫膏抓取晶片沾Flux or Solder Paste沾錫膏或flux高度測試對芯片進行貼裝貼片效果確認一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明POPPOP制程重點說明制程重點說明1.自動控制Flux or Solder Paste 厚度刮刀.2.抓取晶片沾Flux orSolder Paste.Flux Transfer Unit3.Top 芯片貼片20四四.POP制制程程

21、驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注3刮平Flux or Solder PasteFlux或錫膏厚度量測使用錫膏抓取晶片沾Flux or Solder Paste沾錫膏或flux高度測試對芯片進行貼裝貼片效果確認一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明POPPOP制程重點說明制程重點說明1.自動控制Flux or Solder Paste 厚度刮刀.印刷的厚度控制在錫的1/22/3左右由於BGA錫球的大小差異，或者在回焊時IC或PCB變形，都容易導致在焊錫熔融時錫球與焊盤無法接觸造成焊接不良.通過使用錫膏與焊盤的接觸，可以減輕錫球大小的差異和元件變形導致未熔融現象PO

22、PPOP制程制程浸蘸浸蘸錫膏選取錫膏選取 浸蘸用的锡膏不同于普通印刷锡膏，其黏度为Pas左右，比普通的锡膏低，金属颗粒直径在525 gm 左右，比普通锡膏金属颗粒细，助焊剂百分含量约20。所以其比普通印刷锡膏稀很多，流动性非常好，适合浸蘸工艺。浸蘸的錫膏需選用錫球的類型為tape5或tape6說明說明:Type 6:Type 6:1020um;Type 5Type 5:1525um21四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明工序工站描述驗證項目備注3刮平Flux or Solder PasteFlux或錫膏厚度量測抓取晶片沾Flux o

23、r Solder Paste沾錫膏或flux高度測試對芯片進行貼裝貼片效果確認2.抓取晶片沾Flux or Solder Paste.機臺能自動識別不良的機臺能自動識別不良的dipping BGA蘸在焊球上的锡膏为顶部元件浸蘸在0.2mm 厚的助焊剂中,组装在玻璃片上看到的情形粘錫狀況說明檢測備注沾錫均勻OK未沾錫NG沾錫不均NG連錫NG部分未沾錫NG需進行錫膏厚度的確認,經驗值為錫球的50%22四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注3刮平Flux or Solder PasteFlux或錫膏厚度量測使用錫膏抓取晶片沾Flux or Solder Paste沾錫

24、膏或flux高度測試對芯片進行貼裝貼片效果確認一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明3.芯片的貼裝贴装过程中基准点的选择和压力的控制贴装过程中基准点的选择和压力的控制項目說明影響備注基準點的選擇選PCB基準點方便,產出高,但影響精度對相機焦距要求高元件面基準點貼片精度高,產出低壓力控制貼裝壓力高过高的压力会将底层元件的锡膏压塌，造成短路和锡珠，高压力贴装多层元件也会因压力不平衡导致器件倒塌。POP貼片機需有壓力感應sensor23四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注4過迴流焊1.回焊軌道水平與順暢確認;2.Profile條件求取確認不允許傾斜或抖

25、動一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明回流焊制程確認回流焊制程確認回焊爐必須滿足提供POP錫膏的要求,能夠有氮氣供應裝置;溫區相對需10溫區以上,以保證IC和PCB不容易變形.廠商：美國廠商：美國HELLER HELLER 型號：型號：1809EXL1809EXL性能：PCB SIZE:Min50mm*50mmMax510mm*460mm.溫區分為20區，TOP面11區、BOT面9區.爐子配有N2 N2&air兩種方式均可回焊.溫度過低或過高具有保護裝置及掉板 SENSOR檢測裝置.profile升温速度建议控制在1.5C/S 以防止热冲击及炉内移位或其它焊接缺陷24四四.PO

26、P制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注品質驗證5D X-ray 焊接后間距量測&品質確認可以檢測焊接是否short,open,ball一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明使用5D x-ray確認后的項目1.BGA焊接缺陷焊接橋接焊接open錫膏未熔焊點裂紋2.BGA焊接確認空小于25%焊球x-射线图象的面积可接受(IPC-A-610D)焊接后錫球間隙大小分佈確認25四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注品質驗證染色切片確認焊接品質確認確認一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明現電通廠QA實驗室可以進行染色切片實

27、驗,可以確認焊接品質,其實驗的費用將會轉稼給實驗部門高精度切割機雙盤拋光機染色切片設備染色切片設備元件角落处的焊点出现失效染色實驗染色實驗不良圖片不良圖片切片试验圖片切片试验圖片底部元件的上表面焊点沿IMC IMC 界面裂开染色及切片不良圖片染色及切片不良圖片26四四.POP制制程程驗驗證證&注注意意事事項項工序工站描述驗證項目備注重工POP rework重工Rework profile條件求取一一.POP.POP制程驗證項目說明制程驗證項目說明現電動廠的BGA rework機臺如下BGA Rework 设备介绍:厂商:時效技术型號:RM-E8000RM-E8000性能：可以滿足一般的BGA

28、rework27五五.POP制制程程导导入入规规划划No內容備注方案一POP制程的IC如果為同一廠商,可以請廠商以協助完成POP制程再進料,可以節省設備.只需導入Rework機臺和重工用的間材(flux,錫膏,錫球等)優點優點:節省設備成本,POP封裝的IC可以依正常貼片方式進行.缺點缺點:進料成本高方案二目前電通廠和鳳凰廠都有POP的設備,以發包的形式請其協助完成優點優點:可以合理的利用工廠的資源缺點缺點:制程品質控制不方便及時追蹤確認方案三光電廠自行導入POP設備優點:可以提升制程的生產技術與生產況爭力缺點:需購買新的生產設備,成本高POP制程導入方案制程導入方案依第三種方案來評依第三種方

29、案來評估導入計劃估導入計劃28五五.POP制制程程导导入入规规划划項目型號費用評估時間廠商交貨周期備注貼片機鬆下CM60279,689,300(日元)20個工作日約30天 回焊爐美國HELLER1809EXL待報價5個工作日約30天氮氣瓶-待報價7天預計30天X-ray(共用)共用5DX費用待確認-染色實驗共用費用待確認-POP BGA重工機臺待確認-15天-其他安裝POP配件1.1.需求設備需求設備&JIG&JIG費用評估和日程確認費用評估和日程確認機臺現由采購謝粲S負責提供廠商的資料29五五.POP制制程程导导入入规规划划項目數量提供單位現況 入手周期備注PCB210EE協助無待確認Spa

30、re量為1015pcs,用於制條件求取Dummy BGAbottom200EE協助無待確認top100EE協助無待確認2.POP2.POP評估需求材料評估需求材料POP制程實驗數量分配項目需求材料數量备注PCB錫膏印刷焊接品质确认PCB5pcs/每種錫膏預計錫膏23種PCB板POP封裝bottom面焊接品質驗證Pop封裝底層芯片,PCB30pcs/每種錫膏預計錫膏23種沾錫BGA驗證Pop封裝頂層芯片35pcs/每種錫膏預計錫膏23種PCB板POP封裝top面焊接品質驗證Pop封裝底層和頂層芯片,PCB30pcs/每種錫膏預計錫膏23種30五五.POP制制程程导导入入规规划划項目型號費用評估時

31、間廠商交貨周期備注印刷錫膏待評估待提供預計90天待提供錫膏QA驗證時間為1000HDipping錫膏待評估待提供預計90天待提供重工Flux待評估待提供預計52天待提供QA實驗1000H錫球待評估待提供預計52天待提供3.3.間材費用評估和日程確認間材費用評估和日程確認錫膏現由采購陳果S負責提供廠商的資料,現預計評估的錫膏有本種KOKI(CR已使用),千住和ALPHA,錫膏的類型為Type4,type5和type631五五.POP制制程程导导入入规规划划3.3.導入的日程導入的日程需求評估材料入手(PCB&dummy POP IC,包括間材錫膏,錫球,flux)POP機臺和設備評估確認(依現有機臺)制程驗證與評估QA实验报告評估ok后核示申請開單申購到設備入手新設備調試確認新設備教育訓練預計25天預計3天預計710天 預計52天預計7天 預計35天 預計5天 預計3天Total 143 days正式投產確認預計3天評估機臺到導入的正常時間大約需評估機臺到導入的正常時間大約需143143天天32THANKS!Q&A33