Úsáideann SMT anailís agus réiteach cuas táthú athshreabhadh aeir greamaigh sádrála traidisiúnta (Eagrán Essence 2023), tuillte agat é!
1 Réamhrá
I dtionól an chláir chiorcaid, priontáiltear greamaigh sádrála ar an eochaircheap sádrála ar dtús, agus ansin greamaítear comhpháirteanna leictreonacha éagsúla. Ar deireadh, tar éis an fhoirnéis athshreafa, leáitear na coirníní stáin sa ghreamaigh sádrála agus táthaítear gach cineál comhpháirteanna leictreonacha agus eochaircheap sádrála an chláir chiorcaid le chéile chun tionól na bhfo-mhodúl leictreach a bhaint amach. Úsáidtear teicneolaíocht gléasta dromchla (sMT) níos mó agus níos mó i dtáirgí pacáistithe ard-dlúis, amhail pacáiste leibhéal córais (siP), gléasanna ballgridarray (BGA), agus gléasanna sliseanna lom cumhachta, pacáiste cothrom cearnach gan bioráin (quad aatNo-lead, dá ngairtear QFN).
Mar gheall ar shaintréithe an phróisis agus na n-ábhar táthúcháin greamaigh sádrála, tar éis táthú athshreafa na bhfeistí dromchla sádrála móra seo, beidh poill sa limistéar táthúcháin sádrála, rud a rachaidh i bhfeidhm ar airíonna leictreacha, airíonna teirmeacha agus airíonna meicniúla feidhmíocht an táirge, agus fiú teip táirge mar thoradh air. Dá bhrí sin, chun feabhas a chur ar chuas táthúcháin athshreafa greamaigh sádrála, tá fadhb phróisis agus theicniúil ann nach mór a réiteach. Tá roinnt taighdeoirí tar éis anailís agus staidéar a dhéanamh ar chúiseanna cuas táthúcháin liathróid sádrála BGA, agus tá réitigh feabhsúcháin curtha ar fáil acu. Tá easpa réiteach sliseanna lom sa phróiseas táthúcháin athshreafa greamaigh sádrála traidisiúnta de QFN níos mó ná 10mm2 nó limistéar táthúcháin níos mó ná 6mm2.
Úsáid táthú réamh-shádrála agus táthú foirnéise aife folúis chun an poll táthúcháin a fheabhsú. Éilíonn sádráil réamhdhéanta trealamh speisialta chun flosc pointeála a dhéanamh. Mar shampla, déantar an tslis a fhritháireamh agus a chlaonadh go mór tar éis an tslis a chur go díreach ar an sádráil réamhdhéanta. Má athshreabhadh an tslis gléasta flosc agus ansin pointeáil, méadaítear an próiseas faoi dhó, agus tá costas an tsádrála réamhdhéanta agus an ábhair flosc i bhfad níos airde ná an taos sádrála.
Tá trealamh athshreabhadh folúis níos costasaí, tá cumas folúis an tseomra folúis neamhspleách an-íseal, níl an fheidhmíocht costais ard, agus tá an fhadhb splancscáileáin stáin tromchúiseach, rud atá ina fhachtóir tábhachtach i gcur i bhfeidhm táirgí ard-dlúis agus beagpháirce. Sa pháipéar seo, bunaithe ar an bpróiseas táthúcháin athshreabhadh greamaigh sádrála traidisiúnta, forbraítear agus tugtar isteach próiseas táthúcháin athshreabhadh tánaisteach nua chun an cuas táthúcháin a fheabhsú agus fadhbanna nasctha agus scoilteadh séala plaisteacha de bharr cuas táthúcháin a réiteach.
2 Cuas táthúcháin athshreabhadh priontála greamaigh sádrála agus meicníocht táirgthe
2.1 Cuas táthúcháin
Tar éis an táthú athshreabhadh, rinneadh tástáil ar an táirge faoi x-gha. Fuarthas amach gur mar gheall ar easpa sádair sa chiseal táthúcháin a bhí na poill sa chrios táthúcháin a raibh dath níos éadroime orthu, mar a thaispeántar i bhFíor 1.
Brath X-ghathaithe an pholl mboilgeog
2.2 Sásra foirmithe cuas táthúcháin
Ag glacadh le greamaigh sádrála sAC305 mar shampla, léirítear an príomh-chomhdhéanamh agus an fheidhm i dTábla 1. Tá an flosc agus na coirníní stáin nasctha le chéile i gcruth greamaigh. Tá cóimheas meáchain an tsádair stáin leis an flosc thart ar 9:1, agus tá an cóimheas toirte thart ar 1:1.
Tar éis an taos sádrála a phriontáil agus a fheistiú le comhpháirteanna leictreonacha éagsúla, rachaidh an taos sádrála trí cheithre chéim réamhthéamh, gníomhachtú, aisfheabhsú agus fuarú nuair a théann sé tríd an bhfoirnéis aisfheabhsú. Bíonn staid an taos sádrála difriúil freisin le teochtaí difriúla i gcéimeanna difriúla, mar a thaispeántar i bhFíor 2.
Tagairt phróifíle do gach réimse de shádráil athshreabhadh
Sa chéim réamhthéimh agus gníomhachtaithe, déanfar na comhpháirteanna so-ghalaithe sa flosc sa ghreamú sádrála a ghalú isteach i ngás nuair a théitear é. Ag an am céanna, déanfar gáis a tháirgeadh nuair a bhaintear an ocsaíd ar dhromchla an chiseal táthúcháin. Déanfaidh cuid de na gáis seo ghalú agus fágfaidh siad an greamú sádrála, agus beidh na coirníní sádrála comhdhlúite go docht mar gheall ar ghalú an flosc. Sa chéim aisfheartha, galóidh an flosc atá fágtha sa ghreamú sádrála go tapa, leáfaidh na coirníní stáin, ní scaipfear méid beag den ghás so-ghalaithe flosc agus an chuid is mó den aer idir na coirníní stáin in am, agus cruthaítear struchtúr ceapaire hamburger ar an iarmhar sa stáin leáite agus faoi theannas an stáin leáite agus gabhtar iad ag ceap sádrála an chláir chiorcaid agus na comhpháirteanna leictreonacha, agus is deacair an gás atá fillte sa stáin leachtach éalú ach amháin de bharr an bhuaicphointe suas. Tá an t-am leá uachtarach an-ghearr. Nuair a fhuaraíonn an stáin leáite síos agus nuair a éiríonn sé ina stáin sholadach, feictear póir sa chiseal táthúcháin agus cruthaítear poill sádrála, mar a thaispeántar i bhFíor 3.
Léaráid sceitseach den fholúntas a ghintear trí tháthú athshreabhadh greamaigh sádrála
Is é fréamhchúis an chuas táthúcháin ná nach scaoiltear an t-aer nó an gás so-ghalaithe atá fillte sa ghreamú sádrála go hiomlán tar éis leá. I measc na bhfachtóirí tionchair tá ábhar an ghreamú sádrála, cruth priontála an ghreamú sádrála, méid priontála an ghreamú sádrála, teocht an aisfheartha, am an aisfheartha, méid an táthúcháin, struchtúr an táthúcháin agus mar sin de.
3. Fíorú fachtóirí tionchair ar phoill táthú athshreabhadh priontála greamaigh sádrála
Baineadh úsáid as tástálacha QFN agus sceallóga lom chun príomhchúiseanna na bhfolús táthúcháin athshreafa a dhearbhú, agus chun bealaí a aimsiú chun na folúntais táthúcháin athshreafa a phriontáiltear le greamaigh sádrála a fheabhsú. Taispeántar próifíl táirge táthúcháin athshreafa greamaigh sádrála QFN agus sceallóga lom i bhFíor 4, is é 4.4mmx4.1mm méid dhromchla táthúcháin QFN, is ciseal stánaithe (100% stáin íon) dromchla an táthúcháin; is é 3.0mmx2.3mm méid táthúcháin na sceallóige lom, is ciseal démhiotalach nicil-vanaidiam spútartha an ciseal táthúcháin, agus is vanaidiam an ciseal dromchla. Ba é ceap táthúcháin an tsubstráit tumtha óir nicil-pallaidiam gan leictrea, agus ba é 0.4μm/0.06μm/0.04μm an tiús. Úsáidtear greamaigh sádrála SAC305, is é DEK Horizon APix an trealamh priontála greamaigh sádrála, is é BTUPyramax150N an trealamh foirnéise athshreafa, agus is é DAGExD7500VR an trealamh x-ghathaithe.
Líníochtaí táthú QFN agus sceallóga lom
Chun comparáid idir torthaí tástála a éascú, rinneadh táthú athshreafa faoi na coinníollacha i dTábla 2.
Tábla riocht táthú athshreabhadh
Tar éis an gléasadh dromchla agus an táthú athshreafa a chríochnú, braitheadh an ciseal táthúcháin le X-gha, agus fuarthas amach go raibh poill mhóra sa chiseal táthúcháin ag bun an QFN agus an tslis lom, mar a thaispeántar i bhFíor 5.
QFN agus Hologram Sliseanna (X-gha)
Ós rud é go mbeidh tionchar ag méid na coirníní stáin, tiús an mhogalra cruach, ráta an limistéir oscailte, cruth an mhogalra cruach, am an aisfheartha agus teocht bhuaic na foirnéise ar na folúntais táthúcháin athshreafa, tá go leor fachtóirí tionchair ann, a fhíorófar go díreach le tástáil DOE, agus beidh líon na ngrúpaí turgnamhacha ró-mhór. Is gá na príomhfhachtóirí tionchair a scagadh agus a chinneadh go tapa trí thástáil chomparáide comhghaoil, agus ansin na príomhfhachtóirí tionchair a bharrfheabhsú tuilleadh trí DOE.
3.1 Toisí na bpoll sádrála agus na gcoirníní stáin greamaigh sádrála
Le tástáil greamaigh sádrála SAC305 de chineál 3 (méid coirníní 25-45 μm), fanann na coinníollacha eile gan athrú. Tar éis an athshreabhadh, déantar na poill sa chiseal sádrála a thomhas agus a chur i gcomparáid le greamaigh sádrála de chineál 4. Fuarthas amach nach bhfuil difríocht shuntasach idir na poill sa chiseal sádrála idir an dá chineál greamaigh sádrála, rud a léiríonn nach bhfuil aon tionchar soiléir ag an ngreamaigh sádrála le méid coirníní difriúil ar na poill sa chiseal sádrála, rud nach fachtóir tionchair é, mar a thaispeántar i bhFíor 6. Mar a thaispeántar.
Comparáid idir poill phúdair stáin mhiotalach le méideanna cáithníní éagsúla
3.2 Tiús an chuas táthúcháin agus an mogalra cruach priontáilte
Tar éis an athshreafa, tomhaiseadh achar cuasa an tsraithe táthaithe leis an mogalra cruach priontáilte le tiús 50 μm, 100 μm agus 125 μm, agus níor athraíodh na coinníollacha eile. Fuarthas amach gur cuireadh éifeacht thiús éagsúil an mhogalra cruach (greamaigh sádrála) ar QFN i gcomparáid le héifeacht an mhogalra cruach priontáilte le tiús 75 μm. De réir mar a mhéadaíonn tiús an mhogalra cruach, laghdaíonn achar an chuasa de réir a chéile go mall. Tar éis tiús áirithe (100μm) a bhaint amach, aisiompóidh achar an chuasa agus tosóidh sé ag méadú de réir mar a mhéadaíonn tiús an mhogalra cruach, mar a thaispeántar i bhFíor 7.
Léiríonn sé seo nuair a mhéadaítear méid an ghreamú sádrála, go gclúdaítear an stáin leachtach a bhfuil aife air leis an sliseanna, agus nach mbíonn ach ceithre thaobh den asraon aeir iarmharaigh cúng. Nuair a athraítear méid an ghreamú sádrála, méadaítear an asraon aeir iarmharaigh freisin, agus cuirfidh an pléascadh meandarach aeir atá fillte i stáin leachtach nó gás so-ghalaithe atá ag éalú ó stáin leachtach faoi deara go splancscáileann an stáin leachtach timpeall an QFN agus na sliseanna.
Fuair an tástáil amach, de réir mar a mhéadaíonn tiús an mhogalra cruach, go méadóidh an pléascadh boilgeog de bharr éalú aeir nó gáis so-ghalaithe freisin, agus go méadóidh an dóchúlacht go splancscáilfidh stáin timpeall an QFN agus an sliseanna dá réir sin.
Comparáid idir poill i mogalra cruach de thiús difriúil
3.3 Cóimheas achair an chuasa táthúcháin agus an oscailt mogalra cruach
Rinneadh tástáil ar an mogalra cruach priontáilte leis an ráta oscailte 100%, 90% agus 80%, agus níor athraíodh na coinníollacha eile. Tar éis an athshreabhadh, tomhaiseadh achar cuasa an tsraithe táthaithe agus rinneadh comparáid idir é agus an mogalra cruach priontáilte leis an ráta oscailte 100%. Fuarthas amach nach raibh aon difríocht shuntasach i gcuas an tsraithe táthaithe faoi na coinníollacha ráta oscailte 100% agus 90% 80%, mar a thaispeántar i bhFíor 8.
Comparáid cuasa ar achar oscailte difriúil mogalra cruach difriúil
3.4 Cuas táthaithe agus cruth mogalra cruach priontáilte
Leis an tástáil cruth priontála ar ghreamú sádrála stiall b agus eangach chlaonta c, fanann na coinníollacha eile gan athrú. Tar éis an athshreabhadh, déantar achar cuasa an tsraith táthúcháin a thomhas agus a chur i gcomparáid le cruth priontála eangach a. Fuarthas amach nach bhfuil aon difríocht shuntasach i gcuas an tsraith táthúcháin faoi choinníollacha an eangaigh, na stiall agus an eangaigh chlaonta, mar a thaispeántar i bhFíor 9.
Comparáid idir poill i modhanna oscailte éagsúla mogalra cruach
3.5 Cuas táthúcháin agus am aife
Tar éis tástála am aife fada (70 s, 80 s, 90 s), fanann na coinníollacha eile gan athrú, tomhaiseadh an poll sa chiseal táthúcháin tar éis aife, agus i gcomparáid leis an am aife 60 s, fuarthas amach gur laghdaigh achar an phoill táthúcháin de réir mar a mhéadaigh an t-am aife, ach gur laghdaigh aimplitiúid an laghdaithe de réir mar a mhéadaigh an t-am, mar a thaispeántar i bhFíor 10. Léiríonn sé seo, i gcás easpa ama aife, go gcabhraíonn méadú ar an am aife le ró-shreabhadh iomlán an aeir atá fillte sa stáin leachtach leáite, ach tar éis don am aife méadú go dtí am áirithe, bíonn sé deacair don aer atá fillte sa stáin leachtach ró-shreabhadh arís. Tá an t-am aife ar cheann de na fachtóirí a théann i bhfeidhm ar an gcuas táthúcháin.
Comparáid neamhbhailí idir faid ama éagsúla aife
3.6 Cuas táthúcháin agus teocht buaic na foirnéise
Le tástáil teochta buaic foirnéise 240 ℃ agus 250 ℃ agus coinníollacha eile gan athrú, tomhaiseadh achar cuasa na sraithe táthaithe tar éis athshreafa, agus i gcomparáid le teocht buaic foirnéise 260 ℃, fuarthas amach, faoi choinníollacha teochta buaic foirnéise éagsúla, nach raibh aon athrú suntasach ar chuas na sraithe táthaithe QFN agus an tslise, mar a thaispeántar i bhFíor 11. Taispeánann sé nach bhfuil aon éifeacht shoiléir ag teochtaí buaic foirnéise éagsúla ar QFN agus an poll i sraith táthú na slise, nach fachtóir tionchair é.
Comparáid neamhbhailí idir teochtaí buaic éagsúla
Léiríonn na tástálacha thuas gurb iad na fachtóirí suntasacha a mbíonn tionchar acu ar chuas an chiseal táthúcháin de QFN agus an sliseanna ná am aife agus tiús an mogalra cruach.
4 Feabhsú cuas táthú athshreabhadh priontála greamaigh sádrála
Tástáil 4.1DOE chun cuas táthúcháin a fheabhsú
Feabhsaíodh an poll sa chiseal táthúcháin QFN agus sliseanna tríd an luach is fearr a fháil ar na príomhfhachtóirí tionchair (am aife agus tiús mogalra cruach). Ba é SAC305 cineál 4 an taos sádrála, ba é cruth an mhogalra cruach cineál eangaí (céim oscailte 100%), ba é 260 ℃ an teocht foirnéise buaic, agus bhí na coinníollacha tástála eile mar an gcéanna le coinníollacha an trealaimh tástála. Taispeántar tástáil agus torthaí DOE i dTábla 3. Taispeántar tionchair thiús mogalra cruach agus am aife ar phoill táthúcháin QFN agus sliseanna i bhFíor 12. Trí anailís idirghníomhaíochta ar na príomhfhachtóirí tionchair, fuarthas amach gur féidir le húsáid tiús mogalra cruach 100 μm agus am aife 80 s cuas táthúcháin QFN agus sliseanna a laghdú go suntasach. Laghdaítear ráta cuas táthúcháin QFN ón uasmhéid 27.8% go 16.1%, agus laghdaítear ráta cuas táthúcháin na sliseanna ón uasmhéid 20.5% go 14.5%.
Sa tástáil, táirgeadh 1000 táirge faoi na coinníollacha is fearr (tiús mogalra cruach 100 μm, am aife 80 s), agus tomhaiseadh ráta cuas táthúcháin 100 QFN agus sliseanna go randamach. Ba é 16.4% meánráta cuas táthúcháin QFN, agus ba é 14.7% meánráta cuas táthúcháin na sliseanna. Laghdaítear ráta cuas táthúcháin na sliseanna agus na sliseanna go soiléir.
4.2 Feabhsaíonn an próiseas nua an cuas táthúcháin
Léiríonn an staid táirgthe agus an tástáil iarbhír nuair a bhíonn achar an chuasa táthúcháin ag bun an tslis níos lú ná 10%, nach dtarlóidh fadhb scoilteadh shuíomh an chuasa tslis le linn nascadh agus múnlú an luaidhe. Ní féidir leis na paraiméadair phróisis atá optamaithe ag an DOE freastal ar riachtanais anailíse agus réitigh na bpoll sa táthú athshreabhadh greamaigh sádrála traidisiúnta, agus ní mór ráta achar an chuasa táthúcháin sa tslis a laghdú tuilleadh.
Ós rud é go gcoisceann an tslis atá clúdaithe ar an sádróir an gás sa tsádróir ó éalú, laghdaítear an ráta poll ag bun an tslis tuilleadh tríd an ngás atá brataithe le sádróir a dhíchur nó a laghdú. Glactar le próiseas nua táthú athshreafa le dhá phriontáil greamaigh sádróra: priontáil greamaigh sádróra amháin, athshreabhadh amháin nach gclúdaíonn QFN agus an tslis lom ag scaoileadh an gháis sa tsádróir; Taispeántar an próiseas sonrach maidir le priontáil greamaigh sádróra tánaisteach, paiste agus aisfheabhsú tánaisteach i bhFíor 13.
Nuair a phriontáiltear an taos sádrála 75μm tiubh den chéad uair, scaoileann an chuid is mó den ghás sa tsádráil gan chlúdach sceallóga ón dromchla, agus tá an tiús tar éis an athshreabhadh thart ar 50μm. Tar éis chríochnú an athshreabhadh phríomhúil, priontáiltear cearnóga beaga ar dhromchla an tsádrála sholadaithe fuaraithe (chun méid an taos sádrála a laghdú, méid an doirteadh gáis a laghdú, splancscáileán an tsádrála a laghdú nó a dhíchur), agus an taos sádrála le tiús 50 μm (léiríonn na torthaí tástála thuas gurb é 100 μm an ceann is fearr, mar sin is é tiús an phriontála tánaistigh ná 100 μm.50 μm = 50 μm), ansin suiteáil an tslis, agus ansin filleadh ar ais trí 80 s. Níl beagnach aon pholl sa tsádráil tar éis an chéad phriontála agus an athshreabhadh, agus tá an taos sádrála sa dara priontáil beag, agus tá an poll táthúcháin beag, mar a thaispeántar i bhFíor 14.
Tar éis dhá phriontáil de ghreamú sádrála, líníocht log
4.3 Fíorú éifeacht cuas táthúcháin
Táirgeadh 2000 táirge (is é 75 μm tiús an chéad mhogalra cruach priontála, is é 50 μm tiús an dara mogalra cruach priontála), gan athrú ar na coinníollacha eile, tomhas randamach ar 500 QFN agus ráta cuas táthúcháin sceallóga, fuarthas amach nach raibh aon chuas ann tar éis an chéad aisfheartha sa phróiseas nua, is é 4.8% an ráta cuas táthúcháin uasta QFN tar éis an dara haisfheartha, agus is é 4.1% an ráta cuas táthúcháin uasta don sceallóg. I gcomparáid leis an bpróiseas táthúcháin priontála aon-ghreamaigh bunaidh agus an próiseas optamaithe DOE, laghdaítear an cuas táthúcháin go suntasach, mar a thaispeántar i bhFíor 15. Ní bhfuarthas aon scoilteanna sceallóga tar éis tástálacha feidhmiúla ar na táirgí uile.
5 Achoimre
Is féidir le huasmhéadú méid priontála greamaigh sádrála agus am athshreabhadh an limistéir chuasa táthúcháin a laghdú, ach tá an ráta cuasa táthúcháin fós mór. Is féidir le dhá theicníc táthúcháin athshreabhadh priontála greamaigh sádrála an ráta cuasa táthúcháin a uasmhéadú go héifeachtach. Is féidir le limistéar táthúcháin sliseanna lom chiorcaid QFN a bheith 4.4mm x 4.1mm agus 3.0mm x 2.3mm faoi seach i dtáirgeadh mais. Rialaítear an ráta cuasa den táthú athshreabhadh faoi bhun 5%, rud a fheabhsaíonn cáilíocht agus iontaofacht an táthú athshreabhadh. Soláthraíonn an taighde sa pháipéar seo tagairt thábhachtach chun fadhb na gcuasa táthúcháin ar dhromchla táthúcháin limistéir mhóir a fheabhsú.
