GBT51198-2016 微组装生产线工艺设计规范.pdf

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1、中华人民共和国住房和城乡建设部公告第1347号住房城乡建设部关于发布国家标准微组装生产线工艺设计规范的公告现批准微组装生产线工艺设计规范为国家标准,编号为GBjT 51198-2016.自2017年7月1日起实施。本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。中华人民共和国住房和城乡建设部2016年10月25日.L. ._ 目Ij=i 本规范是根据住房城乡建设部关于印发(2012年工程建设标准规范制订、修订计划的通知(建标(2012J5号)的要求,由工业和信息化部电子工业标准化研究院电子工程标准定额站和中国电子科技集团公司第二研究所会同有关单位共同编制完成。本规范在编制过程中,编制组在

2、调查研究的基础上,总结国内实践经验、吸收近年来的科研成果、借鉴符合我国国情的国外先进经验,并广泛征求了国内有关设计、生产、研究等单位的意见,最后经审查定稿。本规范共分6章和1个附录,主要内容包括:总则、术语、微组装基本工艺、工艺设备配置、工艺设计、厂房设施及环境等。本规范由住房城乡建设部负责管理,工业和信息化部负责日常管理,中国电子科技集团公司第二研究所负责具体技术内容的解释。本规范在执行中,请各单位注意总结经验,积累资料,如发现需要修改或补充之处,请将意见和建议寄至中国电子科技集团公司第二研究所(地址:山西省太原市和平南路115号;邮政编码:030024),以供今后修订时参考。本规范主编单位

3、、参编单位、主要起草人和主要审查人:主编单位:工业和信息化部电子工业标准化研究院电子工程标准定额站中国电子科技集团公司第二研究所参编单位:信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司中国电子科技集团公司第二十九研究所中国航天科工集团公司二院第二十三研究所 1 中国电子科技集团公司第十四研究所中国兵器工业集团公司第二一四研究所中国电子科技集团公司第四十三研究所主要起草人:晃宇晴薛长立郑秉孝李悦余春雷何中伟闰诗源李孝轩高能武何长奉姜伟卓王正义王贵平乔海灵主要审查人:沈先锋万铜良程凯王开帽、黄文胜邱颖霞常青松崔洪波了晓杰 2 目次149A哇ddAR户。ioonud-ndA吐DZJiooooooo

4、dqnu1414-A141ti-i1i1i14114741-9?】备UH备设备备设备艺艺设设艺设备工UUUUUU之口UU置工艺艺工艺设本定装合u焊阳配定装工工合工艺则语基规贴焊焊键焊缝焊覆空洗叶备规贴焊焊键焊工装般氧流曰阳线装焊行为涂直(清测定般氧流品线装焊脱一环再共引倒纤平激#U一环再共寻侄纤AZ门1i。白nJft总术微JJJJJJJoJJJJJJ工JJJJJJJqdquqd内d?dndquqJnJqdququJA吐A吐4A吐AUAA吐A哇149Iuq4U4A 4. 8 平行缝焊工艺设备(22 ) 4. 9 激光焊工艺设备(23 ) 4. 10 涂覆工艺设备(23 ) 4.11 真空烘熔工艺

5、设备( 23 ) 4. 12 清洗工艺设备(24 ) 4.13 测试设备(24 ) 5 工艺设计门们5.1 总体规划门们5.2 工艺区划( 26 ) 5.3 工艺设备布置门门6 厂房设施及环境( 28 ) 6.1 一般规定( 28 ) 6.2 厂房土建( 28 ) 6.3 消防给水及灭火设施(29 ) 6.4 供配电系统( 29 ) 6.5 照明(29 ) 6. 6 空气净化系统(30 ) 6. 7 信息与安全保护(30 ) 6.8 压缩空气系统(31 ) 6. 9 纯水系统( 31 ) 6.四大宗气体系统(31 ) 附录A微组装基本工艺流程(33 ) 本规范用词说明. (35) 引用标准名录

6、(36 ) 附:条文说明门7) 2 Contents 1 General provisions( 1 ) 2 Terms( 2 ) 3 Micro-assembling basic processes. ( 4 ) 3. 1 General requirements( 4 ) 3. 2 Epoxy die attaching( 4 ) 3. 3 Reflow soldering . ( 5 ) 3.4 Eutectic soldering( 6 ) 3. 5 Wire bonding( 7 ) 3. 6 Flip chip bondi口g.( 8 ) 3. 7 Braze welding (

7、9 ) 3. 8 Parallel seam sealing ( 11 ) 3. 9 Laser weldi口g.(13) 3. 10 Coating( 14 ) 3.11 Vacuum baking( 15 ) 3. 12 Cleaning( 15 ) 3.口Testing(17 ) 4 Process equipment disposition .门们4. 1 General requirements( 18 ) 4. 2 Epoxy die attaching process equipment disposition( 18 ) 4. 3 Reflow soldering proces

8、s equipment disposition ( 19 ) 4. 4 Eutectic soldering process equipment disposition( 19 ) 4. 5 Wire bonding process equipment disposition( 20 ) 4. 6 Flip chip bonding process equipme且tdisposition( 21 ) 4. 7 Braze welding process equipment disposition ( 21 ) 3 4. 8 Parallel seam sealing process equi

9、pment disposition( 22 ) 4. 9 Laser welding process equipment disposition( 23 ) 4. 10 Coating process equipment disposition. (23) 尘11Vacuum baking process equipment disposition( 23 ) 4. 12 Cleaning process equipment disposition ( 24 ) 4. 13 Testing equipment disposition( 24 ) 5 Process design ( 26 )

10、5. 1 Entire programming ( 26 ) 5. 2 Process compartments( 26 ) 5. 3 Process equipment arrangement. (27) 6 Plant facilities and environment( 28 ) 6. 1 General requirements( 28 ) 6. 2 Plant building( 28 ) 6.3 Fire fighting water-supply and fire extinguish巳rsystem( 29 ) 6.4 Power-supply and distributio

11、n system( 29 ) 6. 5 Lighting. (29) 6. 6 Air purification system( 30 ) 6. 7 Informatio丑andsafeguard ( 30 ) 6.8 Compressed air system( 31 ) 6. 9 Pure water system( 31 ) 6.10 Bulk gas system. (31) Appendix A Micro-assembling basic process flow ( 33 ) Explanation of wording in this code ( 35 ) List of q

12、uoted standards. (36) Addition: Explanation of provisions ( 37 ) 4 2术语2.0.1 微组装micro-assem bling 在高密度基板上,采用表面贴装和互连工艺将构成电子电路的集成电路芯片、片式元件及各种微型元器件组装,并封装在同一外壳内,形成高密度、高速度、高可靠性的高级微电子组件。2. O. 2 环氧贴装epoxy die attaching 用导电或绝缘环氧树脂胶将裸芯片和(或)片式阻容元件贴装在基板上,并通过加热固化环氧树脂实现芯片(元件)与基板间的物理连接。2. O. 3 再流焊reflow soldering

13、在电路板的焊盘上预涂的焊锡膏经过干燥、预热、熔化、润温、冷却,将元器件焊接到印制板上的工艺。2. O. 4 共晶焊eutectic soldering 将二元或三元合金焊料加热到不小于其共熔咀度(也即共晶温度)而熔融,并经冷却直接从液态共熔合金凝固形成固态共晶合金,实现芯片等元件的焊接的工艺。2. O. 5 倒装焊flip chip bonding,FCB 一种IC裸芯片与基板直接安装的互连方法,将芯片面朝下放置,通过加热、加压、超声等方法使芯片电极或基板焊区上预先制作的凸点变形(或熔融塌陷),实现芯片电极与基板焊区间的对应互连焊接的工艺。2. O. 6 引线键合wire bonding 使极

14、细金属丝的两端分别附着在芯片、基板或外壳引脚上,从而在它们之间形成电气连接的工艺。2. 0.7 平行缝焊parallel seam sealing 借助于平行缝焊系统,由通过计算机程序控制的高频大电流脉冲使外壳底座与盖板在封装界面缝隙处产生局部高热而熔合,从而形成气密性封装的一种工艺手段。2. O. 8 激光焊laser welding 以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的工艺。2.0.9 奸焊braze welding 采用熔点或液相线温度比母材低的填充材料(奸料),在加热温度低于母材熔点的条件下实现金属间冶金结合的工艺。2.0.10 涂覆coating 在电路板特定区域运用

15、机械的、化学的、电化学的、物理的方法施加塑性的或非塑性的非导电薄层涂料,起环境保护和(或)机械保护作用。 3 3 微组装基本工艺3.1一般规定3.1.1 微组装主要生产工艺应包括芯片和基板贴装、互连、密封工艺;辅助工艺包括真空烘培、清洗、涂覆、测试工艺。3.1. 2 微组装生产线加工工艺应根据混合集成电路、多芯片组件等微组装产品的性能指标与质量要求确定。3.1. 3 微组装工艺流程设计应符合下列规定:1 微组装工艺应按温度从高逐步到低进行操作,各工艺应按共晶焊、再流焊(表面组装)、倒装焊、粘片、引线键合、密封的次序降序排列。2 半导体器件的贴装,应采取防静电措施。3 微组装工艺应符合电子元器件

16、常规组装顺序规定:1)先粘片后引线键合;2)先进行内引线键合后进行外引线键合;3)完成器件装连后应进行产品电性能测试。4 共晶焊、再流焊、表面组装、芯片倒装焊后,当有助焊剂残留时应进行清洗,芯片倒装焊后应进行下填充。5 每一种微组装工艺完成后,应完成相应的工序检验。3.2环氧贴装3.2.1 采用环氧贴装工艺应符合下列规定:1 贴装发热量不高、对湿气含量元严格要求的中小功率器件、无引线倒装器件、片式元器件以及将基板贴装到封装外壳中时,宜采用环氧贴装工艺;2 有欧姆接触要求的器件应采用掺银或金的导电环氧胶进 4 行贴装;3 元欧姆接触要求的器件宜采用绝缘环氧胶贴装;4 有散热要求的器件应采用导热环

17、氧胶贴装。3.2.2 环氧贴装工艺的主要工序应符合下列规定:1 应按规定方法配制多组分浆料型环氧胶,环氧胶使用前应充分搅拌均匀并静置或真空除泡;环氧胶在冷冻环境下贮存时,使用前应在室温下放置,充分解冻;2 环氧贴装前待贴装件应保持洁净;3 可采用滴注点涂、丝网印刷、模板印刷等方法将环氧胶涂布在基板上元器件待安装位置,于工或采用贴装设备将环氧膜片排布在外壳底座上;4 将待安装的元器件准确放置在基板的环氧胶上,或将基板或电路功能衬底压着在外壳底座上已排布好的环氧膜上,应按粘接剂的使用要求完成粘接固化;5 宜采用加热、热压、紫外光照射等方法将粘接剂固化;6 固化后应清除多余的环氧胶;7 应用显微镜检

18、查芯片、器件的外观和环氧贴装质量;8 应对完成贴装后的元器件进行端头通断测试。3.2.3 环氧贴装的工艺运行条件应符合下列规定:1 贴装元器件工艺宜在等于或优于8级净化区中完成;2 固化过程应有排风系统;3 称量、混合、配胶、清洗工序应在通风柜内进行。3.3再流焊3.3.1 再流焊工艺宜适用于元器件在基板上的表面组装或将基板焊接在外壳底座中。3.3.2 再流焊工艺的主要工序应符合下列规定:1 应采用软合金焊料膏,使用前应充分搅拌均匀并静置排泡;2 宜采用模板印刷、滴注点涂方法将适量的焊料膏涂布在基 5 板(外壳)底座上;3 应采用贴片机或采用于工方式将待安装的各元器件(基板)准确地放置在焊膏图

19、形层上;4 应使用再流焊炉或热板,通过适当的温度时间曲线完成焊膏再流过程;5 应采用清洗工艺除净己焊接产品中的助焊剂、锡渣等多余物,并应烘干产品;6 应用显微镜检查芯片、器件的外观和再流焊贴装质量;7 应对完成贴装后的元器件进行无损检测和破坏性试验。3.3.3 再流焊的工艺运行条件宜符合下列规定:1 再流焊工艺宜在等于或优于8级净化区中完成;2 再流焊宜在氮气或氮氢混合的保护气氛中进行。3.4共晶焊3.4.1 共晶焊工艺应适用于要求散热好的大功率电路芯片或基片、要求接触电阻小的高频电路芯片,以及要求湿气含量非常低的混合电路的贴装或封帽。3.4.2 共晶焊的主要工序应符合下列规定:1 共晶焊前,

20、应对基板和载体进行清洗并烘干;2 应选择共晶焊料和焊接母体表面粗糙度;3 应将裁剪好的合金预制焊片置于基板(外壳)底座上,将待安装的各元器件(基板)准确放置在对应的焊片上,通过温度、时间、气氛要求完成共晶;4 采用含金的合金焊料时,芯片背面应淀积金层;采用以锡、锢为主要成分的低共熔温度软合金焊料时,芯片背面应淀积镇、银层或镰金层;5 当共晶焊料中含有助焊剂时,焊接后的器件应清洗去除焊料、焊剂的残渣;6 焊接完成后,成无损检测芯片、基板外观和焊接的空洞率。 6 3.4.3 共晶焊的工艺运行条件应符合下列规定:1 共晶焊工艺宜在等于或优于8级净化区中完成;2 共晶焊应在氮气或氮氢混合气体的保护气氛

21、中进行;3 当共晶焊与环氧贴装用于同一电路时,应先完成操作温度高的共晶焊再进行环氧贴装;4 于动共晶焊工艺可使用压缩空气;5 多个工序采用共晶焊工艺时,前道工序选用焊料的共晶温度应高于后道工序。3.5百|结键合3.5.1 采用引线键合工艺应符合下列规定:1 引线键合工艺适用于将电路内部的芯片、基板、外壳引脚上的金属化键合区一一对应互连形成电气连接;2 按所施加能量方式的不同,引线键合工艺可分为热压键合、超声波键合、热压超声波键合;3 按引线键合形式的不同,引线键合工艺可分为球形键合和模形键合;4 按键合材料的不同,引线键合工艺可分为金丝键合、铝丝键合、铝硅丝键合、铜丝键合。3.5.2 引线键合

22、的主要工序应符合下列规定:1 引线键合前宜先校验引线键合规范,确认工艺参数的稳定性,并检查基板材料可键合性;2 键合前应保证键合区域清洁;3 应根据装配图纸要求确定引线材料、型号和尺寸,引线安置在键合工具的过程中应保证引线表面的清洁;4 应按装配图纸要求,并应按正确的位置与方向要求将待键合的引线准确键合在相应的焊盘上;5 进行热超声金丝球形键合时,应调整好EFO打火强度及丝尾端与打火杆的间隙大小,成球的直径宜为金丝直径的2倍3倍; 7 6 采用金丝进行铝键合区IC芯片的引线键合时,键合加热温度不宜高于1500C;7 应控制超声功率、超声时间、键合压力和键合温度,并应确保不损伤芯片、有较大的键合

23、强度和好的焊点形态;8 应选择劈刀规格,模形劈刀的刀尖宽度、针形劈刀(焊针)的轴孔直径宜为引线直径的1.3倍1.6倍;9 焊点应落在焊盘中心,牢固、无虚焊、无短路;10 引线键合后应在显微镜下目检引线和键合质量,并应进行键合拉力测试。3.5.3 引线键合的工艺运行条件应符合下列规定:1 引线键合工艺宜在等于或优于7级净化区中进行;2 手动引线键合工艺可使用压缩空气;3 选用铜线进行引线键合时,宜在氮气或氮氢混合气体的保护气氛中进行。3.6倒装焊3.6.1 采用倒装焊工艺应符合下列规定:1 芯片有源面朝下,以凸点阵列结构与基板直接安装互连实现电气连接时,应采用倒装焊工艺;2 倒装焊工艺应包括再流

24、焊、超声热压、聚合物互连粘接等工序;3 应针对不同的凸点材料采用不同的倒装焊工艺;4 下填充材料填充方式应包括毛细管底部填充、助焊(非流动)型底部填充和四角(角)点底部填充;5 宜根据芯片尺寸与凸点密度选择填充方法。3.6.2 倒装焊工艺的主要工序应符合下列规定:1 原芯片电极焊区应制作金属过渡层,在金属过渡层上可制作金凸点、锢凸点、镀金镰凸点、锡铅凸点和无铅凸点;2 金凸点、镀金焊盘的组合,可采用超声热压焊实现焊接 8 互连;3 双组分粘接剂使用前应按比例配制、搅拌均匀并静置排气,单组分粘接剂宜贮存在40C的冷冻环境中,使用前应在室温下充分解冻井搅拌均匀、静置或真空排气;4 由焊料构成的凸点

25、,可在焊盘或凸点上涂敷助焊剂,然后将待安装的芯片面朝下放置在基板上,按要求固化后通过温度一时间曲线进行焊料再流,完成芯片与基板的倒装焊接;5 采用下填充和固化工艺时,下填充操作时应倾斜基板,精确控制填充胶量;6 倒装焊后应清洗除净焊接产生的污染,再烘干或晾干产品;7 芯片倒装及下填充完成后,应目检倒装焊质量,无损检测芯片凸点电极与其基板焊区间的对准精度,并应测试所倒装芯片的抗剪切强度。3.6.3 倒装焊的工艺运行条件应符合下列规定:1 倒装焊工艺宜在等于或优于7级净化区中进行;2 倒装焊工艺中芯片的安装、互连应同时完成;3 倒装焊应在氮气或氮氢混合气体的保护气氛中进行。3.7奸焊3.7.1 采

26、用轩焊工艺应符合下列规定:1 电路内部湿气、氧气含量均较低,且有气密性要求的电连接器与壳体组装时应采用轩焊工艺;2 有大面积接地要求的电路基板与载体或壳体的组装,以及接插件与封装壳体不同组成部分之间的高精度拼装时应采用奸焊工艺;3 在微电子产品的封装过程中,对金属或陶瓷腔体绝缘子、接头或者盖板的焊接时应采用轩焊工艺;4 轩焊工艺用于小腔体的金属及陶瓷封装的封盖时,芯片及电路应耐高温; 9 5 待轩焊表面可轩焊性宜采用厚膜、薄膜或镀覆技术进行金属化;6 轩焊工艺可采用二元或多元共晶焊料合金焊膏的形式,也可采用预制焊片的形式,盖板与壳体热膨胀系数应匹配。3.7.2 轩焊的主要工序应符合下列规定:1

27、 应根据工艺要求选择成分稳定、无氧化、表面平整的焊料,根据焊接温度选用焊料及使用量;2 焊接前应通过真空烘蜡,通氧气或湿氢的方法,去除待焊件及焊料片表面的油污及氧化层;3 放置焊料应牢靠,并应使焊料的填缝路程最短,根据工艺规定可涂敷阻焊剂或阻流剂,对轩焊缝外围涂层和透气孔周围微电路线条实施阻焊;4 根据焊料种类与工艺要求选择保护气氛和温度曲线,前道工艺焊料的熔化温度应高于后道工艺的操作温度,盖板结构设计应合理,封盖焊接过程中应使焊料的流动减至最低限度;5 在二元或三元合金焊料熔融温度下进行轩焊密封时,轩焊峰值温度应高于焊料合金液相温度200C500C; 6 当组装过程包含多道轩焊工艺时,应采用

28、温度梯度轩焊,相邻两道轩焊工艺焊料的液相温度相差宜大于300C;7 有焊透率要求的电路基板的组装,需根据基板尺寸选择焊膏进行轩焊,基板应包含透气孔;8 当组件包含多个部件一体化纤焊时,宜采用工装夹具;9 轩焊完成后应清洗焊接件,去除焊渣及助焊剂;10 使用显微镜目检焊缝是否有裂纹、缝隙等缺陷,有缺陷应重新补焊;11 轩焊密封后应进行粗检漏和细检漏。3.7.3 奸焊的工艺运行条件应符合下列规定:1 奸焊工艺宜在等于或优于8级净化区中进行;2 轩焊封盖应在真空或者高纯度、干燥的氮气保护气氛中进行; 10 在操作箱内带留12h以上未密封时,应重新烘烤后才能进行密封;6 应将盖板按规定方位压置在外壳底

29、座上且二者边缘精确对准,再启动缝焊程序;应先进行分步封盖操作,确认程序无误后方可进行自动封盖操作,平行缝焊机的运行速度不宜过快;7 盖板为矩形的外壳,宜先焊好长度方向上两条对边的平行焊道,再使壳体转90。后焊好宽度方向上另两条对边的平行焊道,两对焊道在起始点处应相互重叠形成闭合的密封焊道,矩形盖板的长、宽尺寸应对应小于壳体(底座)长、宽O.05mm0.lmm; 8 盖板为圆形的外壳,应使两个通有连续大电流脉冲的同轴缝焊电极压在盖板顶面的圆周边沿上,相对于壳体与盖板完成不小于180。的圆弧运动后实现缝焊密封,圆形盖板直径应小于壳体直径O.05mm0. 1mm; 9 封装的最长尺寸不超过25mm时

30、,宜选用厚度O.1mm 0.15mm的薄板形盖板;封装的最长尺寸大于25mm时,宜选用中心区域厚度O.25mm0. 4mm、四周边缘区厚度O.lmmO.15mm的台阶形盖板;10 应将己熔焊密封的产品移入与缝焊操作箱相连的充有正压氮气的密封箱中,关严操作箱侧门,再从密封箱移出;11 平行缝焊后用显微镜检查焊缝应连续平整,不应有裂纹等缺陷;12 应进行粗检漏和细检漏,并应测试其漏率。3.8.3 平行缝焊的工艺运行条件应符合下列规定:1 平行缝焊工艺宜在等于或优于8级净化区中进行;2 平行缝焊应在湿气含量小于或等于40ppm的正压氮气或正压氮氨混合气体环境的手套箱内完成;3 缝焊操作箱应在氮气或氮

31、氮混合气体吹扫8h以上方能投入缝焊操作,且日常应保持正压环境;4 封盖时干燥箱内气体环境的压力不应高于常压。3.9激光焊3.9.1 采用激光焊工艺应符合下列规定:1 对有密封要求的电路,且焊接面为钢、蝶、悻、铝等材料时,应采用激光焊工艺;2 内部气氛要求严格的金属或金属基复合材料组件的气密封装时,应采用激光焊工艺;3 激光焊可分为脉冲激光焊和连续激光焊;4 待焊接材料为金、银时,不应采用激光焊接。3.9.2 激光焊的主要工序应符合下列规定:1 焊接前应对焊件及焊接材料表面做除锈、脱脂处理,并应进行酸洗、有机溶剂清洗或物理方法打磨去除表面杂质;2 对焊件真空烘焰,应排除焊件内部的水汽;3 运行焊

32、接程序前,应先用激光打点进行焊件定位,焊接过程中焊件应夹紧,激光光斑应落在待焊件中间位置,光斑在垂直于焊接运动方向对焊缝中心的偏离量应小于光斑直径;4 脉冲激光焊时,应设置脉冲能量、脉冲宽度、功率密度、离焦量等工艺参数;5 连续激光焊时,应设置激光功率、焊接速度、光斑直径、离焦量、保护气氛等工艺参数;6 有气密要求的电路,其壳体与盖板之间的配合应控制在O.lmm内;7 可添加金属做辅助材料,焊接过程被焊金属部位应有充分的熔深,焊接能量不宜过大;8 激光焊接后应清除飞溅物落在焊件上形成的瘤状物;9 应在显微镜下观察焊缝,焊缝应光滑连续,无气孔、裂纹等缺陷;10 激光焊接后应进行粗检漏和细检漏。3

33、.9.3 激光焊工艺运行条件应符合下列规定: 13 1 激光焊工艺宜在等于或优于8级净化区中进行;2 激光焊应在氮气、氧气等气氛中进行。3.10涂覆3.10.1 对有表面焊接性能要求及表面有非导电组分的封装材料,在使用前可采用涂覆工艺,使其表面形成可焊性的金属化涂覆层。3.10.2 涂覆的主要工序应符合下列规定:1 进行超声清洗处理电路板表面的助焊剂、离子污染,不应损伤已经装配好的敏感元件;2 应对所要涂覆材料进行微蚀处理和活化处理;3 应对所要涂覆材料沉积适当的金属膜层;4 电路中不需要涂覆的地方,应使用压敏胶带等进行掩模保护并烘干;5 应选择与电路浸润性良好,能够承受在涂覆工艺之后高温存储

34、、温度循环等后续的其他工艺所带来的高温条件的涂覆漆;按照合理的比例配方涂覆漆与二甲苯,配好后充分搅拌并静置20min;6 应按涂覆漆厂家提供的蜡烤参数设置烘箱的蜡烤温度和培;跨时间,使电路充分固化,涂层应均匀致密、元针孔、水汽透过率低、对基板附着力良好且收缩或张应力较小;7 涂覆后应进行热处理去除应力;8 应根据焊接温度对涂覆层进行相应的温度考核。3.10.3 涂覆工艺运行条件应符合下列规定:1 涂覆工艺宜在等于或优于8级净化区中进行;2 涂覆工作室应保持洁净干燥,温度应在20C25C,相对湿度应在40%60%; 3 涂覆宜采用涂覆机自动完成;4 涂覆应布置在单独房间内;5 涂覆间应设置强制排

35、风措施;6 涂覆间送同风系统应单独设置。 14 3.11真空烘蜡3.11. 1 采用真空烘倍工艺应符合下列规定:1 对分子污染高度敏感的器件焊接封装时,应采用真空烘培工艺;2 在惰性气体中进行微波器件焊接封装时,应采用真空烘婿工艺;3 在惰性气体中进行混合电路盒体焊接封装时,应采用真空烘蜡工艺;4 模块进行密封或者真空焊接前去除内部的水汽或其他吸附性气体成分时,可采用真空烘培工艺。3.11. 2 真空烘惜主要工序应符合下列规定:1 真空蜡烘系统在烘烤组件前应进行烘烤,确认系统正常;2 抽真空至lOOPa,根据需要设定一定的除气温度和时间,开始加热除气,加热温度不应超过组件、器件的最高耐受温度,

36、但应高于组件工作温度lOC以上;3 系统回温,热沉温度应低于组件和烘烤温度;4 应根据组件内部水汽及氧气含量要求,设置时间、温度、烘嬉压力等工艺参数;5 根据组件封盖后内部保护气氛的要求,真空烘蜡后应进行相应保护气体的回充。3.11. 3 真空烘蜡工艺运行条件应符合下列规定:1 真空烘蜡工艺宜在等于或优于8级净化区中进行;2 真空烘蜡工艺的回充气体应为氮气或其他惰性气体。3.12清洗3.12.1 采用清洗工艺应符合下列规定:1 微组装工艺宜采用气相清洗、超声清洗、等离子清洗方式;2 对微组装中基板、金属腔体、组件、电路片上需要清除的颗 15 粒、油污、助焊剂、氧化物、多余物去除时,应采用清洗工

37、艺;3 电路上、焊料上等残留氧化物、引线键合焊盘上氧化物、多余的环氧粘接剂的清除宜采用等离子清洗;4 焊接后残余的助焊剂、毛发、油污、油脂等污染物的清除,在超声振动不影响待清洗件可靠性及使用性的情况下宜采用超声清洗;否则宜采用溶剂清洗或气相清洗;5 含有晶体器件、陶瓷器件的组件的清洗,有裸芯片的、键合金丝后的清洗不宜采用超声清洗;6 微组装清洗工艺的工作媒介宜为化学榕剂、等离子体气体、紫外臭氧气氛、水。3.12.2 清洗主要工序应符合下列规定:1 清洗过程宜包括初洗、漂洗、烘干,按清洗介质不同可采用水洗、半水洗和溶剂洗,清洗应在焊后及时进行;2 应根据助焊剂的成分选择清洗剂;3 清洗电路片时,

38、应加热清洗或在异丙醇中超声清洗脱水,然后烘干或用氮气吹干;4 金属腔体、盖板及绝缘子的清洗可采用超声气相清洗,在加热的清洗剂中超声清洗,接着冷却漂洗,然后蒸汽清洗,最后氮气吹干;表面污染严重或去除氧化物时,应加入抛光剂;5 等离子清洗工艺应根据应用范围合理选用等离子气体,设置等离子清洗的气体的激发功率、清洗时间、真空度、温度;6 清洗完成后,应按要求晾干或烘干洗后元器件及在制品,并应在10倍30倍放大的体视显微镜下目检产品质量。3.12.3 清洗工艺运行条件应符合下列规定:1 清洗工艺应在7级净化区中进行;2 清洗工艺中的水洗宜配置纯水系统;3 清洗工位应建立强制排风环境;4 清洗后的废液处理

39、应符合现行国家标准电子工程环境保护设计规范)GB50814的有关规定。 16 5 进行清洗工艺时应严格遵守化学品、危险品的安全使用操作规范。3.13测试3.13.1 微组装各阶段测试方案选择应符合下列规定:1 贴装工艺后的测试应包括显微镜检、万用表测试接地电阻,是否短路、无损检查共晶界面的空洞以及芯片剪切强度测试;2 引线键合后的测试应包括显微镜检、破坏性以及非破坏性引线键合强度的键合拉力测试;3 倒装焊后可进行高温和热循环实验,然后采用电测试、边界扫描或功能测试的方法,检查芯片的短路和开路;或者采用自动光学检测、自动元损检测、声学检测j方法检测芯片焊接界面的微观特性;4 基板轩焊后应采用无损

40、方法进行空洞率测试;5 奸焊、平行缝焊、激光焊等工艺后应进行外观检查和腔体气密性测试,有特殊要求的产品还应进行无损检查。3.13.2 测试过程的主要工序应符合下列规定:1 测试前应按照图纸及技术要求对待测件进行状态检查,检查测试设备状态,并应按技术要求对测试设备相关参数进行设置;2 应记录各项测试项目测试参数;3 测试之后应对所测参数进行核对;4 用显微镜进行外观检查时,一般电路可使用30倍60倍显微镜,芯片检查应根据特征尺寸采用高倍显微镜;5 芯片剪切强度测试、键合拉力测试、高温和热循环试验宜采用抽样测试;6 引线表面、引线下面或引线周围有用于增加键合强度的任何粘接剂、密封剂或其他材料时,应

41、在使用这些材料以前进行试验;7 有气密性要求的产品中,腔体上焊接有绝缘子或接头的,应在绝缘子轩焊清洗后先进行检漏测试,检验合格的产品方可进行之后的组装操作。 17 4 工艺设备配置4.1一般规定4.1.1 微组装生产线工艺设备应包括环氧贴装设备、共晶焊设备、引线键合设备、密封设备、涂覆设备、清洗设备、测试设备。4.1. 2 微组装生产线加工设备与检测仪器应根据生产线组线方式、加工产品、生产规模、生产效率、运行管理与成本控制目标、节能环保要求等因素配置。4.1. 3 微组装设备选型应符合下列规定:1 应按照产品的结构型式、工艺途径、所用材料、加工流程、加工精度确定工艺设备种类,根据生产线的产能和

42、产量需求,均衡配置各工艺的设备数量;2 需保证高产能、高生产效率时,应选用具有图形自动识别、产品数据文件接收、编程控制、学后认知等能力的自动化设备;3 研制与小批量生产加工、依靠操作人员技能水平保障加工质量时,可选用性能价格比高、技资较少的手动型微组装设备。4.2 环氧贴装工艺设备4.2.1 环氧贴装工艺可选用点胶机、蘸胶机、丝网印刷机和粘片机,少量的元器件粘接可采用于动点胶,批量生产可采用丝网印刷或半自动和全自动粘片。4.2.2 环氧贴装工艺设备配置应符合下列规定:1 点胶机应配置承片台、显微镜、照明装置和滴针,压力控制点胶的设备应配置压缩空气系统实现环氧树脂胶的滴注,通过调节点胶压力、点胶

43、时间、滴针口径、环氧粘度与触变性等参数,控制所滴注的胶量;2 丝网印刷机应配置承片台、视觉系统、刮板、网版或模板,通过改变网版目数、膜厚或模板厚度、刮板压力、速度和硬度、环氧粘度与触变性等参数,控制所印涂的胶层厚度;3 粘片机应配置承片台、视觉与操作随动系统、显微镜、照明装置和吸嘴,并应配置真空系统实现粘片;4 自动粘片机应具有通过程序控制实现图形自动识别、自动滴注、自动吸片、自动对准、自动贴片的功能。4.3 再流焊工艺设备4.3.1 再流焊工艺可选用再流焊炉和热板。4.3.2 再流焊工艺设备配置应符合下列规定:1 再流焊炉不应少于5个温区,宜配置有工艺参数与焊接曲线实时监控与报警系统、出口接

44、片装置以及供应保护气氛的装置,可使产品在炉膛内随网带经历加热一焊膏熔融再流一冷却过程,并应通过设置各温区加热温度、网带传送速度、送排风速率等参数获得再流焊接温度-时间曲线;2 热板宜配置供应保护气氛的装置,可设置和渐进调节加热温度、最高加热温度及热功率,利用热能使盘面上产品的焊膏熔融再流实现焊接。4.4 共晶焊工艺设备4.4.1 共晶焊工艺可选用共晶机、共晶炉,并宜符合下列规定:1 被贴装芯片的面积不大于2mmX2mm时,应选用于动或自动共晶机进行逐一共晶焊,同一基板上同一温度下使用同种焊料共晶焊的芯片不应超过3个;2 多芯片贴装或被贴装芯片的面积大于6mmX6mm时,应选用真空共晶炉进行共晶

45、焊,并应设计焊接工装;3 被贴装芯片的面积在2mmX2mm到6mmX6mm之间时,应根据具体情况选择工艺设备; 19 4 不使用焊料,直接将两种金属的界面加热到不小于它们的共熔温度进行共晶焊时,应选用具有摩擦功能的共晶机。4.4.2 共晶焊工艺设备配置应符合下列规定:1 真空共晶炉宜配置有工艺参数与焊接曲线、气氛曲线实时监控与报警系统、焊接工装夹具,利用热能与真空(气氛)相结合使焊料片共晶熔化实现产品的焊接,可通过设置加热功率、加热时间、加热温度、真空度与抽真空时间、气体类别、充气压力与时间等参数来获得适宜的共晶焊接温度时间曲线及真空(气氛)由线;2 共晶机应配置承片台、操作随动系统、显微镜、

46、照明装置和吸嘴(夹具),应能设置和调节承片台温度、摩擦频率等关键工艺参数,可通过改变真空度(夹持力)、更换吸嘴(夹具)规格等方法,适应不同规格元件的共晶贴片。4.5 引线键合工艺设备4.5.1 引线键合工艺可选用于动、半自动或全自动丝焊机,并宜符合下列规定:1 模形键合可选用模形键合机,球形键合可选用球形键合机;2 铝丝键合可选用铝硅丝模焊机和粗铝丝模焊机,金丝键合可选用金丝球焊机和金丝模焊机。4.5.2 引线键合工艺设备配置应符合下列规定:1 金丝球焊机应配置承片台、操作随动系统、显微镜、照明装置和针形劈刀,利用热能十超声能、使用针形劈刀和高纯微细金丝实现第一、第二焊点分别为球形焊点、半月形

47、模形焊点的引线键合,应能设置和渐进调节承片台温度、超声能量和施加时间、劈刀压力、电子打火(EFO)强度等关键工艺参数;2 铝硅丝模焊机和粗铝丝模焊机应配置有承片台、操作随动系统、显微镜、照明装置和模形劈刀,利用超声能并辅助利用热能、 20 使用模形劈刀和微细铝硅丝(粗铝丝)实现第-、第二焊点均为高尔夫勺形模形焊点的引线键合,也可实现微细金丝的模形键合,应设置和渐进调节超声能量和施加时间、承片台温度、劈刀压力、夹丝夹力等关键工艺参数。4.6 倒装焊工艺设备4.6.1 焊料凸点倒装焊工艺可选用倒装贴片机和再流焊炉、热盘及下填充机,并宜符合下列规定:1 超声热压倒装焊工艺可选用倒装焊机和下填充机;2

48、 聚合物互连粘接倒装工艺可选用点胶机、倒装贴片机、倒装焊机和下填充机。4.6.2 倒装焊工艺设备的配置应符合下列规定:1 倒装贴片机应配置承片台、倒装图形对准识别系统、操作随动系统、照明装置和吸嘴,利用真空实现凸点芯片的倒装贴片,可通过吸嘴吸片、通过倒装图形对准识别系统与操作随动系统对准粘片,并可通过改变真空度、更换吸嘴规格等方法适应不同规格凸点IC芯片的贴片;2 下填充机是一种用于下填充工艺的点胶机,可通过液态材料在缝隙中的毛细流效应充填满倒装凸点芯片与基板间的空隙;3 倒装焊机应配置承片台、倒装图形对准识别系统、操作随动系统、照明装置、吸嘴以及供应保护气氛的装置,应能设置和渐进调节承片台温

49、度、超声能量和施加时间、局部热风温度及加热时间、焊接压力等关键工艺参数,利用热能十超声能实现凸点芯片的倒装焊接,可通过吸嘴吸片、通过倒装图形对准识别系统与操作随动系统对准并通过改变真空度、更换吸嘴规格等方法适应不同规格凸点IC芯片的贴片。4.7 奸焊工艺设备4.7.1 轩焊工艺可选用热台、链式轩焊炉,并宜符合下列规定:1 表面积小或要求不高的腔体可在热台上焊接,表面积大、散热快或有特殊要求腔体可在烘箱或链式轩焊炉中进行;2 不需要使用助焊剂的焊料的轩焊,可采用回流焊进行轩焊密封;3 采用焊膏进行轩焊时,应选用红外热风回流炉或气相焊炉,带速或传递速度设置应使得组件不同部位受热均匀;4 采用预制焊

50、片进行焊接时,应选用链式轩焊炉,并应采用惰性气氛或惰性加还原性气氛。4.7.2 链式轩焊炉通过产品在炉膛内随网带的运行,经历加热焊料熔化焊料冷却共晶过程实现焊接,不应少于6个温区,并应通过设置各温区的加热温度、网带传送速度、送排风速率等主要工艺参数来获得适宜的共晶焊接温度时间曲线,宜配置有工艺参数与焊接曲线实时监控与报警系统、出口接片装置以及供应氮气、氢气或氮氢混合气体等保护气氛的装置。4.8 平行缝焊工艺设备4.8.1 平行缝焊工艺主要应选择平行缝焊机。4.8.2 平行缝焊工艺设备的配置应符合下列规定:1 平行缝焊机应配置有缝焊机电糖、承片台、定位夹具、缝焊电极及缝焊气氛供应与监测系统,并配

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