PBGA载板制程简介课件.ppt

1、PBGA基板製程簡介XXX2001.1.1710929085016BGA(Ball Grid Array，球狀陣列封裝)技術係指以基板及錫球代替傳統QFP封裝型態(以金屬導線架作為IC引腳)，而錫球採矩陣方式排列在封裝體底部的一種封裝方式。由於BGA單位面積可容納之I/O數目更多，晶粒到電路板的路徑較短，且無QFP之平行排腳，其優點為電容電感引發雜訊較少、散熱性及電性較好、可接腳數增加，且可提高良率，故1995年Intel採用之後，逐漸開始普及。目前主要應用於接腳數超過300 PIN之IC產品，如CPU、晶片組、繪圖晶片及Flash、SRAM等。若依載板之材質不同，可分為PBGA(Plasti

2、c BGA)、CBGA(Ceramic BGA)、TBGA(Tape BGA)及MBGA(Metal BGA)等。其中PBGA為以BT樹脂及玻纖布複合而成，材料輕且便宜，玻璃轉移溫度玻璃轉移溫度高，可承受封裝時打線接合及灌膠製程之高溫，為目前應用最廣泛之基板，國內業者多以PBGA為切入點(包含日月宏、耀文、旭德、全懋、大祥、力太、台豐、頎基等)。2玻璃轉移溫度Tg(glass transition temperature)若材料在某一溫度以下，表現出類似玻璃般既硬又易碎的特性，則稱此材料處於玻璃狀態(glass state)，該臨界溫度(範圍)即為Tg 玻璃化(vitrification):熔

3、融液態玻璃態。玻璃轉移現象並非聚合物所專有，例如SiO2在1200左右也有此現象。比容玻璃態橡膠態液態TgT1T2玻璃化溫度聚合物比容液態溫度一般低分子化合物Tm固態 聚合物(polymer)高分子(macromolecule)例:分子量 1000Tm?3發料內層線路內層AOI黑化 or 棕化壓合X-Ray鑽靶鑽孔鍍銅外層線路外層AOI綠漆鍍鎳鍍金成型電測FVI包裝出貨PROCESS FLOW4梭織物，經緯紗交織結構之實際狀態1 denier=1 g 9000 m1 tex=1 g 1000 m=9 denier1支(公制)=1000 m 1 g織紋隱現(weave texture)經紗War

4、p Yarn緯紗Weft Yarn不織布經編組織緯編組織針織纖維(Fiber)5 短纖(Staple)棉 長纖(Filament)絲BT 樹脂的全名為 bismaleimide-triazine resin，是一種熱固性樹脂(thermosetting resin)，為以上兩種(B及T)成分之結合體，由日本三菱瓦斯公司於1982年經由Bayer公司技術指導後，使用連續合成法進行商業化之量產，目前全球僅其一家生產，產能為250噸/年，因有鑑BGA之快速成長，故1997年即投資24.532.7百萬美元增加生產線，使產能擴充至600700噸/年。BT 樹脂(Bismaleimide Triazine

5、 Resin)6NCCCCHHCHHNCCOOOOCCHHBismaleimideCCH3CH3OOO OCCNNTriazine Resin MonomerBT Resin7發料內層線路壓合壓合棕化黑化四層板壓合PP(Prepreg)Copper Foil 玻纖+B-Stage BT Resin壓合壓合(Lamination)8當體型縮聚反應進行到一定程度時，黏度突然增加，並出現不能流動而具有彈性的凝膠狀物質，此時之反應程度稱為凝膠點凝膠點。根據反應進行的程度，體型縮聚反應可分為3個階段:A-stage (反應初期反應初期)A-stage樹脂:在凝膠點之前將反應停止下來而得到的產物。此時樹脂

6、為黏稠液體，或可熔化的固體，可溶於某些溶劑中。B-stage (反應中期反應中期)B-stage樹脂:反應程度接近凝膠點時的產物。此時樹脂分子間已輕微交聯。可受熱而軟化，但不能完全熔融。C-stage (反應後期反應後期)C-stage樹脂:高度交聯而呈不溶、不熔性質的體型縮聚物。9發料內層線路壓合壓合(Lamination)棕化六層板壓合PP(Prepreg)Copper Foil10Copper FoilCoreCopper Foil鑽孔鑽孔(Drilling)Glass Fiber+BT Resin銅箔可分為壓延銅箔及電解銅箔，壓延銅箔定義為厚度100mm以下之銅及銅合金帶。11Desm

7、ear 去膠去膠渣渣PCB在鑽孔的摩擦高熱中，當其溫度超過樹脂的Tg時，樹脂將呈現軟化甚至形成流體而隨鑽頭的旋轉塗滿孔壁，冷卻後形成固著的膠糊渣(smear)，使得內層銅孔環與後來所做的銅孔壁之間形成隔閡。故在進行PTH(鍍通孔)之初，就應對已形成的膠渣進行清除。Desmearsmear 膨潤 裂解 中和12Desmear(去膠渣)經鈀膠體活化與後來速化處理後，孔壁上非導體表面將均勻分佈著催化活性的鈀層，於是在鈀的催化及鹼性條件下，甲醛會解離產生氫:HCHO+OH H2 +HCOOPd接著銅離子被還原:Cu2+H2+2OH Cu+2H2O 之後所析出的化學銅層又可作為自我催化的基地，使得Cu2

8、+陸續被還原成Cu化學銅化學銅CuSO4+2HCHO+4NaOHCu+2HCOONa+H2+2H2O+Na2SO413垂直電鍍採用夾點式導電方法從電鍍技術發明以來就一直延用至今，未曾有過任何改變。根據歐姆定律，距離夾點愈近，電阻值愈低；反之，距離夾點愈遠，電阻值必定愈高。由於電阻值高低 不一，所以電鍍層厚度易呈現較大的厚薄差異。水平接 觸導電法，其電力線呈水平分佈，板面與導電輪之間沒有電阻值高低差異，鍍層自然均勻。垂直鍍銅水平鍍銅鍍銅鍍銅(Cu Plating)陽極:CuCu2+2e陰極:Cu2+2e Cu14AOI壓膜曝光UVDe-Mylar顯影(Developing)蝕刻(Etching)

9、去膜(Stripping)前處理Cu H2O2 CuO H2OCuO H2SO4 CuSO4 H2OCu H2O2 H2SO4 CuSO4 2H2O Cu CuCl22CuCl Cu 2FeCl3CuCl2 2FeCl2黃光室顯影液顯影液:Na2CO3 K2CO3去膜液去膜液:NaOH底片線路線路(Pattern)MylarPhotoresist15PCB Laminating Process/Finished Board Structure壓膜 乾膜(Dry Film)Protective FilmPhotoresistCover FilmMylar(PET Film)PE or Polyo

10、lefin Film 正型 光降解 負型 光交聯16A system for automatic industrial process control or measurement,consisting of an optical module for image acquisition,a segmentation processor to isolate the image from its background,and an image analysis processor.Automatic Optical Inspection(AOI)自動光學檢驗自動光學檢驗17前處理網印Pre-c

11、ure網印Pre-cure曝光UV顯影Post-cureUV cure綠漆綠漆(Solder Mask)油墨+硬化劑黃光室底片opening18 Solder-Mask Defined(SMD).Pads have solder-mask openings smaller than metal pads.SMDNSMD Non-Solder-Mask Defined(NSMD).Metal pads are smaller than solder mask openings.Two types of land patterns are used for surface-mount packag

12、es：PadSolder Maskopening19綠漆綠漆(Solder Mask)鍍鎳鍍鎳(Ni Plating)鍍金鍍金(Au Plating)NiAuCu預鍍金預鍍金(Gold Strike)Au如果直接鍍金，金會在鎳層上置換，影響接合力，所以要預鍍金。鎳做為鍍金層的底層，防止銅與金彼此擴散。20水洗電測電測(Electrical Test)成型成型(Routing)21PanelStripPiecePROCESSORPROCESSORPROCESSOR測Short測OpenFVI(Final Visual Inspection)電測電測(E-TEST)Packing導電膠22PadFinger