SiP封裝工藝介紹

 

在Molding前會使用混合氣體，對基板表面進行電漿清洗。主要是用O2 & H2混合氣體，在金屬面形成OH-基。Molding 工序前，採用此種清洗，可以增加與 Compound間的結合力，提高產品的可靠度，增加使用壽命。

在本工序主要是把晶片和金線用塑膠密封起來，使其不受外界環境的影響而失效，主要過程如下：

1)     將完成超聲焊接的基板，放置在注塑機的下模(Bottom chase)（見下圖）上預熱。

2)    將上模(Top chase)下壓，並將預熱後的環氧塑封料(Epoxy Molding Compound，簡稱EMC)從注塑口投入到投料罐(Pot)中。

3)     注塑杆(Plunger)加壓後，熔化後的塑封料流入並充滿模腔(Cavity)，將晶片和焊接金線包封起來，同時模腔內的空氣經空氣口(Air vent)排出，

4)     待填充EMC硬化後，開模脫模，取出封好的成品。

EMC：是一種熱固性樹脂，主要成分為環氧樹脂及各種添加劑（固化劑，改性劑，脫模劑，染色劑，阻燃劑等），為黑色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特性為：在高溫下先處於熔融狀態，然後其成分發生交聯反應逐漸硬化，最終成型。

塑封模具上下模

塑封模具結構及注塑過程示意圖

實際注塑過程

下面視頻是整個molding的工藝過程，前半部分是Moldex3D的模擬視頻，後半部分是實際的注塑設備工作過程，僅供參考。

把塑封后的產品放在烤箱內，加熱到175+/-5oC ,保持2~8小時。主要作用是使EMC材料完全硬化，並消除塑封時產生的內應力。

EMC材料的環氧樹脂等高分子成分，在高溫下發生交聯反應，生成網狀的結構而硬化。在模封后交聯反應還沒有進行完全，模封后烘烤，可以使交聯反應進行徹底，達到完全硬化。

交聯反應示意圖及烘烤硬化關係

下一節我們會繼續SiP的工藝流程Marking（印字），敬請關注。

印字是在塑封后的產品上標識產品的名字、批號、商標、製造廠家等信息的過程。印字種類：一般有油墨印刷和雷射列印兩種。油墨印刷的字跡鮮明，但易磨損；雷射列印，可列印在金屬和矽等材料上，字跡是永久性的。缺點是字跡不夠鮮明，且設備昂貴。

油墨列印原理（如下圖）：使用玻璃油墨，在封裝表面印刷出文字和圖形標識，並烘乾定型。

油墨印刷示意圖

雷射列印原理（如下圖）：利用雷射的能量將封裝表面刻出5~30um深度的溝槽，通過凹凸產生光線的漫反射，從而在制品表面得到視覺上光線反差，同時加工過程中產生的熱量引起樹脂變色，與未加工部分產生顏色上的區分，這樣就可以看見列印圖形。

雷射打標原理圖

下面是雷射打標的視頻，僅供參考。

下一節我們會繼續SiP的工藝流程Ball Mounting（置球），敬請關注。

BGA封裝是通過基板下表面的錫球(Solder Ball)與系統PCB實現互連的，本工序就是將錫球焊接在基板上的過程。工序可細分為如下圖4步：

1.    用與BGA焊盤相應的治具沾取助焊劑(Flux)，並將其點在BGA焊盤上；

2.    通過置球治具(Ball attach tool)真空吸取錫球，並轉移至沾有助焊劑的焊盤上；鬆開真空開關，錫球在助焊劑的粘性作用下，粘貼在基板焊盤上；

3.    將上一步的基板通過熱風回流焊，錫球在高溫下熔化，並在助焊劑的幫助下，與基板焊盤浸潤，冷卻後，錫球與基板牢牢焊接在一起；

4.    焊接了錫球的基板，放入清洗機，把多餘的助焊劑和髒汙清洗掉，最後烘乾。

置球過程原理圖

置球的原材料和設備：

置球設備

顯微鏡下置球效果

下面是全自動植球機 BPS-7200的置球視頻以及回流焊視頻，僅供參考。

下一節我們會繼續SiP的工藝流程Singulation(切單），敬請關注。