CN102858096A - 一种pop封装器件smt预加工方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种POP封装器件SMT预加工方法，包括步骤：将下层IC放入冶具的IC槽内；把钢网装入印刷机，在钢网的非开孔处加入生产辅料；把冶具送入印刷机，钢网压合在冶具的上表面，钢网的开孔阵列位于下层IC上表面焊点上；启动印刷机，刮刀把生产辅料刮入钢网开孔内，完成生产辅料印刷；将冶具送入贴片机，贴片机将上层IC放置于下层IC上表面焊点上，完成上、下层IC的贴装；把POP封装器件送入回焊炉，完成对上、下层IC焊接；将POP封装器件取出。还公开了一种POP封装器件SMT预加工装置，采用本方法或装置，降低成本投入，克服传统加工工艺的缺陷，简化POP封装器件的贴装、焊接难度，大幅提高产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及表面贴装技术领域，尤其涉及一种POP封装器件SMT预加工方法及装置。
背景技术
移动通信产品正转向第三代移动通信(3G)系统，它提供了更多的带宽(每秒1-2M bit)，可以在无线网络上传送更多的数据，这不仅要求更快的数字信号处理时间，还要求更快的存储器响应时间，因此对封装器件的可靠性提出了更高的要求，对此，业内已经设计了许多方案，比如堆叠封装(POP)。
在JSTD95标准的第22章节（Fine-pitch, Square Ball grid Array Package(FBGA) Package-on-Package(POP),2007年9月，B版本）中，定义了POP尺寸最大为21 X 21mm，引脚间距0.4mm、0.5mm、0.65mm和0.80mm，对生产工艺具有较高的要求。目前，POP封装器件的上、下层IC（芯片）通常采用SMT（表面贴装技术）进行生产，即利用印刷机、贴片机、回焊炉这些SMT设备对上、下层IC进行贴装、焊接，其具体方法为：首先进行POP封装器件贴装的准备，即把POP专用飞达装在对应的贴片机上，并在POP飞达托盘上放入POP专用生产辅料（POP专用助焊膏或POP专用锡膏），利用飞达上的刮刀将辅料刮平；在完成上述准备后，SMT线体投入PCB进行锡膏印刷，在完成印刷的PCB上进行POP封装器件的下层IC贴装，而后再利用装有POP专用飞达的贴片机拾取POP封装器件的上层IC并将上层IC移动至POP专用飞达托盘上方，并根据贴片机设置的参数下移至托盘上的某一高度，使POP封装器件的上层IC下表面的锡球蘸上辅料，贴片机再把蘸好辅料的上层IC 准确的放置于下层IC 的上表面，使上层IC下表面的锡球与下层IC上表面的焊点相互粘结，最后将粘结的POP 封装器件送入回焊炉，完成锡合金的焊接。
采用上述现有的方法，贴片机升级或更新、POP专用飞达、POP专用生产辅料都需较高的成本投入，且蘸辅料的量及贴装时上层IC触动下层IC造成位移都是生产过程控制的难点，很容易导致生产工艺上的常见缺陷，如图1中的枕窝1：上层IC2的锡球21与下层IC3的焊点31完成焊接后成“8”字形，还有倒锥4：上、下层焊点成梯形，焊点分别与上、下层IC的焊接面积不相等，相差较大。从而影响产品的可靠性，而理想焊点5的切片应如柱状，焊点分别与上、下层IC的焊接面积非常接近相等，非常有利于产品可靠性的提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种简便高效、成本低廉、品质可靠的POP封装器件SMT预加工方法及装置。
为实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种POP封装器件SMT预加工方法，包括如下步骤：
a．将POP封装器件的下层IC放入冶具开设的对应的IC槽内；
b．把设置有与IC槽对应的开孔阵列的钢网装入印刷机，在钢网的非开孔处加入生产辅料；
c．把装好POP封装器件下层IC的冶具送入印刷机，钢网压合在冶具的上表面，钢网的开孔阵列位于对应IC槽内的下层IC上；
d．启动印刷机，印刷机的刮刀进行往复运动，把生产辅料刮入钢网的开孔内，完成下层IC的上表面焊点生产辅料的印刷；
e．将冶具送入贴片机，贴片机拾取POP封装器件的上层IC并将其准确的放置于下层IC上，上层IC下表面的锡球与下层IC印刷有生产辅料的上表面焊点粘合，完成上、下层IC贴装；
f．把完成贴装后的POP封装器件送入回焊炉，完成对POP封装器件的上、下层IC焊接，使之结合成为一体；
g．将焊接为一体的POP封装器件从冶具的IC槽内取出。
其中，所述生产辅料为锡膏或助焊剂。
一种POP封装器件SMT预加工装置，包括印刷机、贴片机、回焊炉、钢网及冶具，其中，钢网上设置有一个或多个位于印刷机印刷范围内的开孔阵列；所述冶具开设有与开孔阵列一一对应的IC槽，用于容置POP封装器件的下层IC,IC槽设置有中心通孔，IC槽包括第一阶梯与位于第一阶梯内侧下方的第二阶梯。
其中，所述印刷机设置有用于对钢网与冶具进行精确对位的CCD对位系统，对应的，钢网的周边上设置有上定位点，所述冶具的周边上设置有与上定位点相配合的下定位点，由CCD对位系统在生产过程中识别上、下定位点来对钢网与冶具进行精确对位。
其中，所述上定位点至少有两个，设置于钢网的对角处，所述下定位点也至少有两个，设置于冶具的对角处。
其中，所述开孔阵列的开孔为圆形或方形。
其中，所述中心通孔为圆形或方形。
本发明所阐述的一种POP封装器件SMT预加工方法及装置，其有益效果在于：采用本方法或装置，可使用目前SMT通用的生产辅料及设备，无需专用生产辅料，也无需重新购买专用设备，从而大大降低了成本投入，且通过本方法或装置预先将POP封装器件的上、下层IC加工成一体，有效克服传统POP封装器件加工工艺上的缺陷，大大简化POP封装器件的贴装、焊接难度，因而简便高效，大幅提高了产品的可靠性。
附图说明
图1是传统加工工艺的缺陷示图；
图2是本发明一种POP封装器件SMT预加工方法的流程示意图；
图3是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置的钢网的结构示图；
图4是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置的冶具的结构示图；
图5是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置的冶具的局部结构放大示图；
图6是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置在生产过程中，下层IC容置于冶具IC槽内的状态示意图；
图7是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置在生产过程中，钢网压合在容置有下层IC的冶具上的状态示意图；
图8是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置在生产过程中，贴片机将POP封装器件的上层IC贴装于下层IC上的状态示意图；
图9是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置在生产过程中，POP封装器件的上、下层IC完成焊接的状态示意图；
图10是本发明一种POP封装器件SMT预加工装置在生产过程中，POP封装器件在上、下层IC完成焊接后，最终从IC槽中取出的状态示意图。
附图标记说明：
1、枕窝；2、上层IC；21、锡球；3、下层IC；31、焊点；4、倒锥；5、理想焊点； 10、印刷机；20、贴片机；30、回焊炉；40、钢网；41、开孔阵列；42、上定位点；50、冶具；51、IC槽；511、中心通孔；512、第一阶梯；513、第二阶梯；52、下定位点；60、上层IC；70、下层IC；71、本体；72、锡球；80、POP封装器件。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步描述。
请参照图2所示，其显示出了本发明一种POP封装器件SMT预加工方法的具体生产流程，包括如下步骤：
a．将POP封装器件的下层IC放入冶具开设的对应的IC槽内；
b．把设置有与IC槽对应的开孔阵列的钢网装入印刷机，在钢网的非开孔处加入生产辅料；
c．把装好POP封装器件下层IC的冶具送入印刷机，钢网压合在冶具的上表面，钢网的开孔阵列位于对应IC槽内的下层IC上；
d．启动印刷机，印刷机的刮刀进行往复运动，把生产辅料刮入钢网的开孔内，完成下层IC的上表面焊点生产辅料的印刷；
e．将冶具送入贴片机，贴片机拾取POP封装器件的上层IC并将其准确的放置于下层IC上，上层IC下表面的锡球与下层IC印刷有生产辅料的上表面焊点粘合，完成上、下层IC贴装；
f．把完成贴装后的POP封装器件送入回焊炉，完成对POP封装器件的上、下层IC焊接，使之结合成为一体；
g．将焊接为一体的POP封装器件从冶具的IC槽内取出。
其中，所述生产辅料为锡膏或助焊剂，在印刷生产辅料之前，可预先在步骤b中进行印刷辅料前的调试，则在步骤d中，根据此前的调试结果，进入钢网开孔内的生产辅料将处在指定的高度范围内。
请参照图3至图10所示，本发明还提供了一种POP封装器件SMT预加工装置，包括印刷机10、贴片机20、回焊炉30、钢网40及冶具50，其中，如图3，钢网40上设置有一个或多个位于印刷机10印刷范围内的开孔阵列41，当开孔阵列41仅为一个时，其优先设置于钢网40的中心，多个时，开孔阵列41以钢网40中心为中心点向四周辐射来增加开孔阵列41的数量，这样能最大限度地提高生产效率，开孔阵列41的开孔可为圆形、方形或其它形状，如果为圆形，开孔的孔径应当小于上层IC60下表面的锡球的直径。如图4、图5，所述冶具50开设有与开孔阵列41一一对应的IC槽51，用于容置POP封装器件80的下层IC70,IC槽51设置有中心通孔511，中心通孔511可为圆形、方形或其它形状，生产时，印刷机10的真空泵通过该中心通孔511真空吸附住下层IC70，从而实现对下层IC70的定位，IC槽51包括第一阶梯512与位于第一阶梯512内侧下方的第二阶梯513。
为便于对钢网40与冶具50进行定位，所述印刷机10设置有用于对钢网40与冶具50进行精确对位的CCD对位系统，对应的，钢网40的周边上设置有上定位点42，冶具50的周边上设置有与上定位点42相配合的下定位点52，由CCD对位系统在生产过程中识别上、下定位点来对钢网40与冶具50进行精确对位。上定位点42至少要有两个，设置于钢网40的对角处，同样，下定位点52也至少要有两个，设置于冶具50的对角处，当然，上定位点42与下定位点52并不限于两个，也可以是三个、四个或者更多个，上定位点42是与钢网40本色形成高对比度的标识圆点，下定位点52则是与冶具50本色形成高对比度的标识圆点，两者皆可被CCD对位系统所识别。
采用本装置进行生产加工时，其具体过程与上述方法一致：首先，将POP封装器件80的下层IC70放入冶具50开设的对应的IC槽51内（如图6）；接着，把设置有与IC槽51对应的开孔阵列41的钢网40装入印刷机10，在钢网40的非开孔处加入生产辅料；然后，把装好POP封装器件80下层IC70的冶具50送入印刷机10，经过CCD对位系统的对位后，钢网40压合在冶具50的上表面，钢网40的开孔阵列41位于对应IC槽51内的下层IC70上；接着，启动印刷机10，印刷机10的刮刀进行往复运动，把生产辅料刮入钢网40的开孔内，完成下层IC70的上表面焊点生产辅料的印刷（如图7）；再接着，将冶具50送入贴片机20，贴片机20拾取POP封装器件80的上层IC60并将其准确的放置于下层IC70上，上层IC60下表面的锡球与下层IC70印刷有生产辅料的上表面焊点粘合，完成上、下层IC贴装（如图8）；此后，把完成贴装后的POP封装器件80送入回焊炉30，完成对POP封装器件80的上、下层IC焊接，使之结合成为一体（如图9）；最后，将焊接为一体的POP封装器件80从冶具50的IC槽51内取出（如图10）。在将POP封装器件80的下层IC70放置于冶具50的IC槽51内时，下层IC70的本体71由IC槽51的第一阶梯512支承，下层IC70下表面的锡球72则位于第二阶梯513内，即：IC槽51的长、宽、高与下层IC70相同，第一阶梯512的高度等于下层IC70的本体71高度，宽度等于或小于下层IC70最外围锡球72到本体71边的距离，第二阶梯513的高度等于或大于下层IC70下表面上锡球72的高度，宽度小于下层IC70的本体71宽度。
采用本方法或装置，可使用目前SMT通用的生产辅料及设备，无需专用生产辅料，也无需重新购买专用设备，从而大大降低了成本投入，且通过本方法或装置预先将POP封装器件80的上、下层IC加工成一体，有效克服传统POP封装器件80加工工艺上的缺陷，大大简化POP封装器件80的贴装、焊接难度，大幅提高产品的可靠性。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种POP封装器件SMT预加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
a．将POP封装器件的下层IC放入冶具开设的对应的IC槽内；
b．把设置有与IC槽对应的开孔阵列的钢网装入印刷机，在钢网的非开孔处加入生产辅料；
c．把装好POP封装器件下层IC的冶具送入印刷机，钢网压合在冶具的上表面，钢网的开孔阵列位于对应IC槽内的下层IC上；
d．启动印刷机，印刷机的刮刀进行往复运动，把生产辅料刮入钢网的开孔内，完成下层IC的上表面焊点生产辅料的印刷；
e.将冶具送入贴片机，贴片机拾取POP封装器件的上层IC并将其准确的放置于下层IC上，上层IC下表面的锡球与下层IC印刷有生产辅料的上表面焊点粘合，完成上、下层IC贴装；
f．把完成贴装后的POP封装器件送入回焊炉，完成对POP封装器件的上、下层IC焊接，使之结合成为一体；
g．将焊接为一体的POP封装器件从冶具的IC槽内取出。
2.根据权利要求1所述的一种POP封装器件SMT预加工方法，其特征在于，所述生产辅料为锡膏或助焊剂。
3.一种POP封装器件SMT预加工装置，其特征在于，包括印刷机、贴片机、回焊炉、钢网及冶具，其中，所述钢网上设置有一个或多个位于印刷机印刷范围内的开孔阵列；所述冶具开设有与开孔阵列一一对应的IC槽，用于容置POP封装器件的下层IC,IC槽设置有中心通孔，IC槽包括第一阶梯与位于第一阶梯内侧下方的第二阶梯。
4.根据权利要求3所述的一种POP封装器件SMT预加工装置，其特征在于，所述印刷机设置有用于对钢网与冶具进行精确对位的CCD对位系统，对应的，钢网的周边上设置有上定位点，所述冶具的周边上设置有与上定位点相配合的下定位点，由CCD对位系统在生产过程中识别上、下定位点来对钢网与冶具进行精确对位。
5.根据权利要求4所述的一种POP封装器件SMT预加工装置，其特征在于，所述上定位点至少有两个，设置于钢网的对角处，所述下定位点也至少有两个，设置于冶具的对角处。
6.根据权利要求3所述的一种POP封装器件SMT预加工装置，其特征在于，所述开孔阵列的开孔为圆形或方形。
7.根据权利要求3所述的一种POP封装器件SMT预加工装置，其特征在于，所述中心通孔为圆形或方形。
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| CN102858096B (zh) | 2015-04-08 |
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