SiP封装产品锡膏植球工艺

芯片的发展也从一味的追求功耗下降及性能提升（摩尔定律）转向更加务实的满足市场的需求（超越摩尔定律）。为了让芯片效能最大化、封装后的体积最小化、定制化，SiP封装技术已成为半导体产业最重要的技术之一。SiP封装技术发展趋势参考图，集成度和复杂度越来越高。

植球工艺

球状端子类型

行业标准IPC-7095《BGA的设计及组装工艺的实施》中提到的封装球状端⼦类型有三种，可根据自己公司SiP产品的工艺要求选择对应的端子类型。

植球方法

目前行业主要有三种植球方法，目前整个领域的SiP产品主要使用置球植球的方法。

锡膏印刷植球

锡膏印刷植球方法就是直接把适量的锡膏印刷到预设的焊盘上，过回流焊后形成凸点端子，其优点是所用设备与现有SMT线体一样，可以利用现有SMT锡膏印刷设备。

使用锡膏印刷植球时钢网开口设计主要考虑两点：

a）确保过回流焊后焊盘上有一定形状的焊料凸点，需要印刷足够的锡膏量，一般采用增加钢网厚度和扩大钢网开口的方法，需要重点关注炉后凸点的形状、高度和一致性；

b）从降低过回流焊后焊料凸点的空洞率考虑，通过验证建议钢网开口增加架桥方式（如直径0.6mm的端子建议钢网中间架0.15mm或0.2mm的桥），作为焊接时排气通道，减少空洞问题，同时还需要重点关注脱模效果和钢网质量。

大为SIP封装锡膏（水洗型、免水洗型）

特别适用于SiP封装的细间距印刷；

在钢网最小开孔为55μm时印刷中脱模性能极佳，锡膏成型效果好且防坍塌性好，连续印刷性非常稳定；

长时间保持高粘力、解决长时间生产易掉件（芯片）问题；

钢网使用寿命长（≥10小时），印刷后作业时间长（≥10小时）
 

优异的润湿性能，焊点能均匀平铺；

高抗氧化性，无锡珠产生，无色残留；

卓越的抗冷、热坍塌性能；

低空洞率，回流曲线工艺窗口宽；

置球植球

目前业内采用的置球植球方法有三种：“锡膏”+“锡球”和“助焊剂”+“锡球”与“锡膏印刷”，具体做法就是先把锡膏或助焊剂涂覆到锡球的焊盘上，再用植球机或丝网印刷的方式将锡球放置到焊盘上，过回流焊炉后形成球状端子。

自动植球机置球植球

a、用与锡球焊盘相应的治具蘸取助焊剂(Flux Dip)，并将其点涂在锡球焊盘上。首次添加助焊剂前需检查清理干净植球设备装载助焊剂的模板，确保模板内没有其它异物或不同类型的助焊剂。要根据锡球的直径选择合适厚度的助焊剂刮刀（一般建议刮刀厚度是锡球直径的1/4~1/3），再添加助焊剂并手动来回运行设备助焊剂刮刀8~10次，以搅拌刮平模板上的助焊剂。助焊剂治具的PIN针在水平的助焊剂模板上均匀的蘸取助焊剂并点涂到锡球焊盘上。需要控制模板上的助焊剂厚度和PIN针的点涂时间，要确保点涂后助焊剂能完全润湿覆盖焊盘，否则会有导致植球后锡球偏移或炉后锡球润湿焊接不良的问题。注意，助焊剂添加遵循"少量多次"的原则。

b、通过置球治具(Ball attach tool)真空吸取锡球，并转移至沾有助焊剂的焊盘上；松开真空开关，锡球在助焊剂的粘性作用下，粘贴在基板焊盘上；

c、植好锡球的基板通过热风回流焊，锡球在高温下熔化，并在助焊剂的帮助下，与基板焊盘浸润，扩散、溶解、冶金结合，形成结合层（IMC），冷却后，锡球与基板焊盘焊接在一起。为了减少锡球高温氧化，建议在氮气氛围下焊接；

d、焊接了锡球的基板，再进行清洗，把基板上多余的助焊剂和脏污清洗掉，最后烘干。

钢网置球植球

a、印刷锡膏或印刷助焊剂：助焊剂钢网的孔与基板焊盘完全吻合（对准）没有偏差，使用45°~60°的刮刀将搅拌均匀的锡膏或助焊剂均匀地漏印到焊盘上，然后降低基板工作台，再慢慢地抬起钢网并将基板取出。观察漏印在基板上的锡膏或助焊剂是否均匀、有无偏差或者其他印刷缺陷。

注意，助焊剂多了或者少了都有可能造成植球失败。如果助焊剂多了，多出来的助焊剂会通过钢网小孔溢出来，影响锡球排列；如果助焊剂少了，又会影响锡球焊接质量。

b、放置锡球：锡膏或助焊剂印刷完成之后，将基板置于工作台上，按照正确位置固定植球钢网，调整工作台高度，使基板与植球钢网之间保持一定间距，大约为焊球直径的 1/2~2/3 即可。

调整完成后，取一定量的锡球倒在植球钢网上，使用刷子将锡球填充到相应的网孔，多余的焊球使用刷子将其放置在旁边。再查看网孔是否都填充有锡球，保证每个网孔中有且只有一个锡球存在。然后下降工作台，卸下植球钢网，取出基板。注意，取出基板时不要用力过大或速度过快，这样会导致锡球偏移。

激光植球

激光植球就是使用激光设备，采用激光熔化锡球并喷射到对应焊盘完成焊接形成球状端子的方法。

在激光焊接系统中，锡球从锡球盒输送到喷嘴，通过激光加热熔化，然后从专用喷嘴喷出，直接覆盖焊盘，不需要额外的助焊剂等。它具有非接触、无焊料、热量低、焊料精确可控等优点。与普通的锡球注入法相比，具有冲击变形和瞬间凝固的特点，体现了独特的工艺过程特征。

2.2.4 SiP植球方法的选用

影响植球质量的因素及控制要点

SiP产品植球工艺中影响植球质量的因素主要有植球材料、植球方法和工艺条件。植球材料主要有锡球、助焊剂或锡膏、基板；工艺条件中主要是植球工艺方法、回流温度曲线、保护气氛等。对于植球材料方面，锡球要保持清洁和防止氧化；助焊剂要保持一定的粘度和良好的助焊性；基板要保持洁净度和平整度。在植球过程中，主要是通过对助焊剂量的控制、焊接温度曲线及保护气氛等工艺条件来进行相应的工艺试验和管控。

植球材料

助焊剂

助焊剂主要是起助焊的作用，一是隔离空气防止氧化；二是去除PCB焊盘表面及锡球焊接部位的氧化物和污染物，增加毛细作用，增加润湿性，防止虚焊；另一个重要的作用是粘附固定锡球的作用。

助焊剂有2种类型：一种是水洗助焊剂，一种是免洗助焊剂，可根据产品的工艺要求选择使用。助焊剂存储要求：如大为的助焊剂要求以密封状态存放在温度≤30℃，相对湿度40~60%RH的环境；存储期限：从厂家制造日期开始计算6个月以内；具体可参考助焊剂产品规格书要求。

锡球

锡球分有铅锡球和无铅锡球，有铅锡球有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2、 Sn10Pb90、Sn5Pb95；无铅锡球有Sn100、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3Cu0.5。

锡球的直径规格一般有：0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm 、0.65mm、 0.76mm。具体可根据产品的工艺要求选择使用。

锡球很容易氧化，存储要求：以密封状态存放在温度25±10℃，相对湿度≤60%RH的环境，拆包未使用完的锡球放在防潮柜中或储存在有氮气的干燥柜中；存储期限：从厂家制造日期开始计算12个月以内；具体可参考产品规格书要求。

基板（PCB）

基板（PCB）：基板级SiP产品的PCB建议选用高Tg（Tg≥170℃）的板材；植球后需要进行清洗，基板焊盘表面处理优选 ENIG（化学Ni/Au），防止清洗后氧化；PCB厚度规格有1.6mm、1.4mm、1.2mm、1.0mm、0.8 mm等。

具体可根据产品的工艺要求选择使用，重点是要确保PCB的平整度。

结论

SiP目前已经广泛应用于消费类电子、物联网、智能驾驶、HPC及5G网络等领域，有着非常广阔的应用和市场前景。

植球工艺作为SiP产品生产的一个关键工艺将会直接影响器件与威廉希尔官方网站 导通的性能及可靠性。为了确保公司SiP产品的质量，公司引进全自动植球技术和先进的生产设备，采用稳定性好、重复性高、可实现植球质量自反馈的全自动化植球设备，搭建行业先进、高精度、高稳定性的全自动化SiP线体，提升了产品质量与效率。

本文结合公司SiP产品的特点，从影响植球质量的主要因素进行简单的介绍和分析，通过对SiP产品可制造性设计和工艺过程的控制，目前我司SiP产品的植球直通率可达到99.98%以上，不良率小于100PPM。

作为一家国家高新技术企业和科创型企业，东莞市大为新材料技术有限公司在MiniLED锡膏 、固晶锡膏 、系统级SIP封装锡膏、激光锡膏、水洗/水溶性锡膏等领域拥有丰富的经验和技术积累。我们致力于为微细间距焊接行业提供高质量的锡膏焊接方案，并与国家有色金属研究院、广州第五研究所长期合作。我们的开发团队由化学博士和高分子材料专家组成，在电子焊料领域开发了多元产品，适用于多个领域。

锡膏粒径：5号粉锡膏（15-25μm）、6号粉锡膏（5-15μm）、7号粉锡膏（2-11μm）、8号粉锡膏（2-8μm）、9号粉锡膏（1-5μm）、10号粉锡膏（1-3μm）

如果您想要知道更多关于固晶锡膏、MiniLED锡膏、激光锡膏、光模块锡膏、水洗锡膏、水溶性锡膏、系统级SIP封装锡膏、光通讯锡膏、散热器锡膏、倒装锡膏、LGA封装锡膏、2.5D/3D封装锡膏、MEMS微机电系统锡膏、TEC锡膏、植球助焊剂、晶圆凸点助焊剂、倒装助焊剂、半导体封装锡膏、无铅无卤锡膏、SMT锡膏、QFN爬锡锡膏、二手DDR焊接锡膏、半导体高温高铅锡膏 、IGBT锡膏、二次回流锡膏、FC助焊膏、助焊膏、铜膏 、铝膏、红胶等