各向同性導電膠(ICA)是作為傳統(tǒng)錫鉛焊料的代用品而開發(fā)的。ICA的填充劑含量較高(約80%),在不允許高溫焊接的電子連接應用中,可作為焊膏的替代品。ICA的優(yōu)點包括加工溫度低、無鉛、免助焊劑、免清洗、工藝簡單等。但與成熟的回流焊接技術(shù)相比,導電膠連接技術(shù)目前仍處于雛形階段,對于高密度和超細間距應用尤其如此。
在ICA應用中采用漏版印刷工藝,可使處理間距細至0.25毫米的元件成為可能。經(jīng)驗表明,對于間距0.5毫米的元件,生產(chǎn)工藝要求貼片精確度為75微米;而對于間距在0.25至0.5毫米的細間距元件,則要求貼片精確度達到50微米。從ICA應用技術(shù)的最新進展來看,其連接密度有望進一步達到80微米。可以為細間距貼片機配備浸膠裝置,供沾浸元件焊點使用,這種工藝對于倒裝芯片裝配具有很強的吸引力。
然而,當沾有ICA的元件被貼裝到電路板上時,膠劑受擠壓會從元件下表面逸出,而在固化時,被擠出的ICA不能回流,因而元件無法產(chǎn)生類似回流焊接的自對中效應。由于存在固化時不能進行位置修正的現(xiàn)象,我們針對該工藝的適用性進行了一項調(diào)研,以明確ICA倒裝芯片裝配的貼裝參數(shù),如貼片精確度、貼片力等。在實驗中,將倒裝芯片貼裝偏移量逐步增大,焊接點的電阻則在固化后立即進行測量。
我們在實驗中采用安必昂ACM貼片機完成吸取、識別對中、ICA沾浸、貼片等系列工序,試驗使用的倒裝芯片有4×14個金焊點,焊點間距為300微米,直徑為80微米。倒裝芯片浸入Amicon 3502 ICA,然后貼裝至1.6毫米厚帶鎳金涂層的單層FR4基板上。倒裝片粘結(jié)墊之間的連接允許進行菊花鏈測量,每塊倒裝片設四個位置進行四點測量。
倒裝芯片的焊點浸入ACM助焊劑裝置內(nèi)約50微米厚ICA膠層,沾浸時間為200毫秒,沾浸力為0.5N,貼片力為1.5N。膠劑用批次式處理爐在150℃溫度下固化15分鐘。由于目前尚無有關(guān)ACM的ICA沾浸工藝經(jīng)驗,所以此次對沾浸質(zhì)量的研究還屬首次。
元件浸入ICA層后貼至電路板,然后再取下。檢查結(jié)果顯示,電路板焊盤上存在無ICA或ICA不足現(xiàn)象,這表明固化后會導致無接點或產(chǎn)生壞接點。檢查沾浸后放平的金焊點發(fā)現(xiàn)焊點上存留的ICA量不足。
對上述現(xiàn)象進行研究表明,元件從ICA中抽出時所用的速度z是一個重要參數(shù)。當吸嘴等級為4時,結(jié)果顯示ICA量不足,但降低z速度可解決該問題。機器總運行速度設為最大值的25%,所得z速度為50毫米/秒,此時放平的金焊點上存留有足量的ICA。我們按此速度設置ACM,進行了一系列實驗。
倒裝元件的貼裝從額定位置開始,然后以10微米為幅度逐漸增大偏移量。倒裝片各個方向均有14個焊點,鑒于焊盤呈矩形,故僅在x方向上設置偏移。有兩組焊點(每組14個)落于焊盤上,另有兩組有一定偏移。