助焊劑不要求很高的放置精度。使用兩個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)作板的定位，可得到很高的可信水平。對(duì)每個(gè)貼片座的局部基準(zhǔn)點(diǎn)是沒有必要的，它會(huì)降低設(shè)備周期。設(shè)備購(gòu)買時(shí)不能沒有視覺系統(tǒng)，但多數(shù)便利設(shè)施可以省去 - 快速簡(jiǎn)便的產(chǎn)品編程和設(shè)定確認(rèn)等。
芯片貼裝(die placement)
芯片貼裝容易實(shí)施，因?yàn)樵O(shè)備對(duì)工廠人員都很熟悉。設(shè)備具有C4倒裝芯片貼裝頭，只用于IC的貼裝。貼裝頭有四個(gè)貼裝轉(zhuǎn)軸(spindle)，維持X-Y貼裝精度為±200μm和最大貼裝力為2500g。芯片以盤帶包裝，用黑色迭爾林(Delrin)吸嘴來(lái)吸取元件。
通常，貼裝壓力應(yīng)該為每個(gè)I/O 6~12g。在這種情況下，100 I/O要求600~1200g之間的壓力。過(guò)大貼裝壓力有一個(gè)缺點(diǎn)，盡管貼裝頭/視覺系統(tǒng)掃描后已經(jīng)作了糾正，貼裝壓力可能產(chǎn)生元件偏移。還有，如果托盤的剛性不夠，或者板的支撐不正確，貼裝時(shí)板可能會(huì)向下彎曲。
元件的視覺識(shí)別路線設(shè)定是，沿芯片周圍識(shí)別48個(gè)錫球(bump)，和中間附近一個(gè)定向錫球。錫球的數(shù)量經(jīng)過(guò)優(yōu)化達(dá)到最高的貼裝精度和最大的機(jī)器產(chǎn)量。增加錫球數(shù)量大大地延長(zhǎng)處理時(shí)間，而貼裝精度保持不變。
一個(gè)解析度為每個(gè)象素1.3mil的相機(jī)用來(lái)抓拍芯片的圖象。通過(guò)二級(jí)光強(qiáng)度的側(cè)光，得到足夠的對(duì)比度。貼裝單元也配備一個(gè)每個(gè)象素0.5mil的可選相機(jī)，但要求抓拍兩個(gè)芯片圖象。
用三個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)決定PCB和貼裝座的位置?；鶞?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該是金屬作的，以保證錫球的貼放是相對(duì)于倒裝芯片的焊盤，而不是阻焊層。
貼裝之后、回流之前板的所有運(yùn)動(dòng)和傳送必須平滑，不能影響元件的定位。如果元件的移位是來(lái)自貼裝單元，那么機(jī)器傳送帶、升起定位和Z-軸的加速度和速度的設(shè)定可能需要降低。在高速運(yùn)作期間，也必須使用適當(dāng)?shù)陌逯?，以減少PCB撓曲。撓曲或反回可能引起前面貼裝的芯片移出焊盤，特別是如果在表面貼裝之前陣列(array)翹曲。
回流(Reflow)
在貼裝工藝之后，裝配通過(guò)一個(gè)空氣對(duì)流爐，來(lái)回流共晶焊錫球，形成電氣連接。爐設(shè)定按標(biāo)準(zhǔn)的表面貼裝溫度曲線。氮?dú)饬魉偬峁┝己玫臒醾鲗?dǎo)，限制氧氣污染。爐的進(jìn)口處過(guò)大的氮?dú)饬魉倏赡芤鹦酒瞥龊副P，因此引發(fā)缺陷。如果這個(gè)偏移變成一個(gè)長(zhǎng)期的問題，可增加分流板來(lái)防止氣流直接沖擊芯片。開始的溫度斜率不應(yīng)該超過(guò)每秒1.5~2.0°C。高的預(yù)熱速率迅速蒸發(fā)助焊劑，引起回流焊接之前芯片偏移，甚至翻轉(zhuǎn)。
每個(gè)產(chǎn)品都必須作溫度曲線，以保證滿足適當(dāng)?shù)幕亓鳁l件。在生產(chǎn)線預(yù)防性維護(hù)或板有任何改動(dòng)之后，應(yīng)該再作溫度曲線。表面上不重要的修改，如改變地線層的尺寸或位置，可影響熱傳遞速率和倒裝芯片的回流。氮?dú)饬魉偈褂冒惭b在爐前的流量計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)。氧氣水平可用也是安裝在爐前的探測(cè)器來(lái)檢查。
先進(jìn)先出(FIFO, first-in, first-out)的緩沖器應(yīng)該安裝在回流爐的立即出口，在底部充膠單元之前。這個(gè)預(yù)防措施將收在集流水線關(guān)閉期間正在回流爐內(nèi)的任何電路板。
底部充膠(Underfill)
底部充膠對(duì)倒裝芯片裝配的長(zhǎng)期可靠性是必須的。膠減少焊接點(diǎn)的應(yīng)力，將應(yīng)力均勻地分散在倒裝芯片的界面上。每個(gè)充膠系統(tǒng)的可靠性可能差別很大，決定于倒裝芯片裝配的結(jié)構(gòu)；因素包括離板間隙(standoff)高度、芯片鈍化、阻焊劑供應(yīng)商和PCB材料。所希望的制造特性包括快速的流動(dòng)速率、快速固化、長(zhǎng)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和容易使用到倒裝芯片座。為了達(dá)到成功，充膠的附著、顆粒尺寸分布和填充量必須修整，以滿足制造和可靠性要求。
多數(shù)充膠材料是基于環(huán)氧樹脂的系統(tǒng)，充入50~70%重量的硅來(lái)協(xié)調(diào)穩(wěn)定膨脹系數(shù)(CTE, coefficient of thermal expansion)。所有元素預(yù)先混合包裝在注射器內(nèi)，適于所希望的速率和材料儲(chǔ)存壽命。注射器大小應(yīng)該限制操作員的干涉時(shí)間為每四到八個(gè)小時(shí)，因此減少停線期間的材料浪費(fèi)，但又不太影響產(chǎn)量。
充膠材料儲(chǔ)存在-40°C的冷凍機(jī)內(nèi)，在裝上滴膠機(jī)之前，解凍至少30分鐘。解凍到一個(gè)穩(wěn)定的穩(wěn)定狀態(tài)，防止不利的粘度變化，它會(huì)引起充膠量的變化。充膠的制造儲(chǔ)存壽命應(yīng)該至少四小時(shí)。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，滴膠機(jī)應(yīng)該展示連續(xù)的膠流、無(wú)針嘴滴漏(dripping/drool)和良好的滴膠點(diǎn)尾的斷開。超過(guò)材料儲(chǔ)存壽命可能造成充膠不完整和低劣的附著。
用旋轉(zhuǎn)式膠泵將膠填充到基板。這個(gè)閥是堅(jiān)固的，易于清潔，并可在膠劑壽命內(nèi)滴出連續(xù)一致的膠量?；鍦囟仁遣皇芸刂频?，其變化決定于經(jīng)過(guò)回流爐之后所持續(xù)的時(shí)間。膠劑是以充膠到芯片所有四條邊的形式滴注的。這種形式提供良好的圓角成型，并且比曾經(jīng)評(píng)估過(guò)的單線或L形滴膠更快速。
在滴膠之前，用設(shè)備的視覺程序來(lái)定位IC的每條邊，減少滴膠嘴由于移位的芯片而被彎曲的機(jī)會(huì)。損壞的滴膠嘴將不會(huì)正確地滴膠，在發(fā)覺之前可能引起無(wú)數(shù)的缺陷。柔性的滴膠嘴是個(gè)可接受的替代者，如果視覺要求反過(guò)來(lái)影響設(shè)備的產(chǎn)量。柔性的滴膠嘴在受沖擊時(shí)會(huì)彎曲，但是如果滴膠嘴變形，滴膠精度可能受影響。
芯片周圍 1~2mm 的元件非入?yún)^(qū)是所希望的，但并不一定總是可行的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的局限。在本文所述的情況中，有熱封裝配、一個(gè)開關(guān)和幾個(gè)離散元件處在非入?yún)^(qū)的里面或附近。滴在或流入熱封元件和開關(guān)區(qū)域的膠可能毀壞整個(gè)PCB。密封的離散元件不會(huì)負(fù)面影響射頻性能，但將抑制芯片下的膠流。這些元件也將在固化后永久地綁接在位置上，可能使得豎立的電容無(wú)法修理。12~16mg的底部充膠提供必要的覆蓋并限制污染。
固化(cure)
底部充膠的裝配通過(guò)一個(gè)固化爐，使膠劑聚合。臥式、立式和微波爐都可使用，決定于應(yīng)用和固化時(shí)間的要求：
臥式固化爐，成本低、到處都可找到、可靠、也提供作為回流焊爐的雙重功能。立式與微波爐通常是專門的固化爐，不能用于回流。
立式爐具有高容量，占地面積小，但復(fù)雜性增加可能導(dǎo)致可靠性和維護(hù)等問題。
微波爐提供快速的批量處理，但大大增加固定資產(chǎn)成本。從產(chǎn)品到產(chǎn)品來(lái)作爐的溫度曲線也變得更困難。
5~15 分鐘的充膠固化時(shí)間允許標(biāo)準(zhǔn)的臥式回流焊爐當(dāng)作固化爐用。為了增加能力，將爐由單軌通道改為雙軌通道。這個(gè)修改改進(jìn)了利用率，消除了每條線多個(gè)固化爐的需要。
固化缺陷是一個(gè)關(guān)注，因?yàn)樗鼈兛赡懿槐话l(fā)覺，直到尋呼機(jī)到了顧客手中。開始的升溫速率和溫度上的時(shí)間(time-at-temperature)是重要的溫度曲線參數(shù)，必須得到控制。過(guò)快的升溫速度可能引起充膠的過(guò)早凝固，或者在系統(tǒng)中揮發(fā)低分子重量的單分子物體。過(guò)早的凝固在它適當(dāng)?shù)孛芊庑酒熬屯Ｖ沽瞬牧狭鲃?dòng)，揮發(fā)的單分子物體將造成空洞。這兩種情況都是不可接受的，并誘發(fā)可靠性問題。維持特定的固化時(shí)間和溫度對(duì)充膠達(dá)到其完全功能是必須的。充膠的溫度記錄決定其物理特性，如玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度、CTE、粘著力和吸潮特性。加熱時(shí)間不充分將造成不適當(dāng)聚合的膠體，可能不能提供足夠的完整的機(jī)械特性。
結(jié)論
工程師在實(shí)施一項(xiàng)倒裝芯片應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該應(yīng)用兩條設(shè)計(jì)規(guī)則：
限制倒裝芯片將要經(jīng)受的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的電路板彎曲。將芯片貼放在諸如螺釘頭或鍵盤區(qū)域背面等高應(yīng)力點(diǎn)，可能導(dǎo)致底部充膠的脫層和潛在的現(xiàn)場(chǎng)失效。
避免芯片背面可能受到?jīng)_擊的區(qū)域。如有必要，增加一個(gè)沖擊墊或蓋來(lái)限制IC斷裂或碎裂。
遵守這些規(guī)則將改善最后裝配的可靠性，和避免潛