CN103940831A - 叠层封装器件焊点质量检验方法 - Google Patents

Abstract

一种叠层封装器件焊点质量检验方法，包括步骤：将叠层封装器件浸入溶解污染物的有机溶剂中进行超声波清洗；对清洗后的叠层封装器件进行第一次烘烤；将第一次烘烤后的叠层封装器件浸入染色液中然后进行抽真空处理；将抽真空处理后的叠层封装器件进行第二次烘烤；将第二次烘烤后的叠层封装器件的焊点机械分离；通过观察焊点的分离界面是否被染色判断焊点是否存在质量问题。本发明方法可于常温常压下进行，对设备要求较低、可操作性强、成本较低；可同时观察几排焊点，检查周期短；检测结果可全面、快速反映POP器件的焊点焊接质量。

Description

叠层封装器件焊点质量检验方法

技术领域

本发明涉及叠层封装器件技术领域，特别是涉及一种叠层封装器件焊点质量检验方法。

背景技术

目前，智能手机、笔记本电脑以及数码相机等便携式电子设备迅速发展，对微电子封装提出了更高的要求，推动其朝着微型化、高可靠性以及低功耗等方向不断前进。叠层封装（Package on Package，PoP）就是现代微电子封装微型化进程中出现的一种先进的封装技术，该技术最早由Amkor公司推出。

PoP器件一般是指在一个底部封装件上再叠加另一个与其相应的封装件，形成的一个新的封装整体。在电子组装工艺过程中，PoP器件面临的最大风险是发生翘曲，这种翘曲会导致焊点开裂、枕头（Head in Pillow）以及桥接等失效现象。为了确保电子产品的使用性能以及后期的可靠性，必须对组装后的PoP器件焊点质量进行检测。目前来说，PoP器件焊点质量检测手段一般有金相切片以及X-ray检测等手段。金相切片是指对样品经过取样、镶嵌、研磨以及抛光等步骤，获得焊点横截面金相结构。X-ray检测是指利用不同材料对X光透过率存在差异这一原理进行成像，用于检查焊点内部异常，例如空洞、枕头以及桥接等。但是金相切片一次只能观察一排焊点，检测周期较长，操作较为复杂。而X-ray检测往往不能反应焊点开裂等缺陷，准确度较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种操作简单且准确度较高的叠层封装器件焊点质量检验方法。

一种叠层封装器件焊点质量检验方法，包括步骤：

将叠层封装器件浸入溶解污染物的有机溶剂中进行超声波清洗；

对清洗后的叠层封装器件进行第一次烘烤；

将第一次烘烤后的叠层封装器件浸入染色液中然后进行抽真空处理；

将抽真空处理后的叠层封装器件进行第二次烘烤；

将第二次烘烤后的叠层封装器件的焊点机械分离；

通过观察焊点的分离界面是否被染色判断焊点是否存在质量问题。

本发明叠层封装器件焊点质量检验方法，依次对叠层封装器件进行超声波清洗、第一次烘烤、染色、第二次烘烤、焊点机械分离，然后观察焊点的分离界面是否被染色，若被染色，则焊点存在质量问题，若未被染色，则焊点质量良好。本发明方法可于常温常压下进行，对设备要求较低、可操作性强、成本较低；可同时观察几排焊点，检查周期短；检测结果可全面、快速反映POP器件的焊点焊接质量。

附图说明

图1为本发明方法实施例的流程示意图；

图2为粘有环氧树脂板的双层焊点结构的POP器件示意图；

图3为机械分离底层焊点后的POP器件示意图；

图4为粘有环氧树脂板的顶层焊点结构的POP器件示意图；

图5为机械分离顶层焊点后的POP器件示意图。

附图标记说明：

1 底层焊点下基材（印制电路板基材）

2 底层焊点下焊盘（印制电路板焊盘）

3 焊球

4 底层焊点上焊盘

5 顶层焊点下基材

6 顶层焊点下焊盘

7 顶层焊点上焊盘

8 顶层焊点上基材

9 粘接材料

10 环氧树脂板

具体实施方式

下面结合附图对本发明叠层封装器件焊点质量检验方法的具体实施方式做详细描述。

如图1所示，一种叠层封装器件焊点质量检验方法，包括步骤：

S110、将叠层封装器件浸入溶解污染物的有机溶剂中进行超声波清洗，以清洗掉叠层封装器件的污染物，避免影响后面的检测结果；

S120、对清洗后的叠层封装器件进行第一次烘烤，以烘干所述有机溶剂；

S130、将第一次烘烤后的叠层封装器件浸入染色液中然后进行抽真空处理，通过抽真空处理抽走叠层封装器件中的气泡，使所述染色液充分浸入叠层封装器件的缝隙，提高检测判断的准确性；

S140、将抽真空处理后的叠层封装器件进行第二次烘烤，以使所述染色液烘干固化，防止染色液残留对后面检测造成影响；

S150、将第二次烘烤后的叠层封装器件的焊点机械分离，以得到每一层焊点的分离界面，为步骤S160做准备，其中机械分离焊点可以从上往下逐层进行，也可以从下往上逐层进行，也可以根据实际需要以其他形式机械分离焊点；

S160、通过观察焊点的分离界面是否被染色判断焊点是否存在质量问题；观察焊点是否被染色可以借助于光学显微镜等；观察每一层焊点的分离界面，若某一层焊点的分离界面被染色，则该层焊点存在质量问题，例如焊点开裂等，若分离界面没有被染色，则该层焊点质量良好。

步骤S110中的有机溶剂可以是溶解污染物的任意清洁剂，在一个实施例中，所述有机溶剂可以是异丙醇等；超声波清洗的频率可以是20KHz-50KHz（千赫兹），也可以是其他频率，只要能有效清洗掉污染物即可；超声波清洗的时间越长越好，时间越长，污染物清洗的越干净，但同时需要兼顾效率等实际问题，所以在一个实施例中，超声波清洗的时间可以不少于5min（分钟）。

步骤S120中对清洗后的叠层封装器件进行烘烤可以在烘箱中进行，也可以通过其它方式对叠层封装器件烘烤，只要将有机溶剂烘干即可。为了达到较好的烘干效果，在一个实施例中，第一次烘烤的烘烤温度可以是50℃-120℃，烘烤时间可以是0.5h-5h（小时），也可以根据实际需要选择其它烘烤温度及烘烤时间，但是要保证有机溶剂烘干无液体残留。

步骤S130中的染色液可以是任意染色液，例如，在一个实施例中，所述染色液可以是红墨水或美国DYKEM公司的STEEL RED（红标）染色液；为了保证抽真空的效果，使染色液完全浸入叠层封装器件的缝隙，在一个实施例中，可以将浸入染色液中的叠层封装器件置于真空箱中进行抽真空处理；所述真空箱的箱内压强可以是-0.08MPa至-0.095MPa，真空抽取的时间可以是5min-30min，以保证叠层封装器件的气泡被完全抽走，染色液充分浸入缝隙。

步骤S140中的第二次烘烤可以在烘箱中进行，也可以通过其它方式对叠层封装器件烘烤，以保证染色液被烘干固化，避免对后面检测造成影响。为了达到较好的烘干效果，在一个实施例中，第二次烘烤的烘烤温度可以是50℃-120℃，烘烤时间可以是0.5h-5h（小时），也可以根据实际需要选择其它烘烤温度及烘烤时间，但是要保证染色液被烘干无液体残留。

对第二次烘烤后的叠层封装器件的焊点进行机械分离的过程及效果可以参阅图2-图5，其中POP器件不限于粘有环氧树脂板，也可以是其它载板；本发明也不仅限于对双层焊点结构的POP器件进行机械分离，可以是其他任意层数；机械分离的顺序不限于图中所示的从下至上逐层进行，可以根据自己喜好任意顺序机械分离焊点。下面对图2-图5及焊点机械分离的过程做简单说明：

图2为粘有环氧树脂板的双层焊点结构的POP器件示意图，底层焊点下基材（印制电路板基材）1上面依次叠放有底层焊点下焊盘（印制电路板焊盘）2、焊球3、底层焊点上焊盘4、顶层焊点下基材5、顶层焊点下焊盘6、焊球3、顶层焊点上焊盘7、顶层焊点上基材8、粘接材料9以及环氧树脂板10，其中环氧树脂板主要为机械分离焊点提供助力；

图3为机械分离底层焊点后的POP器件示意图，图中可以看出底层焊点分离的情况包括焊球3与底层焊点上焊盘4分离、焊球3与底层焊点下焊盘2分离、底层焊点上焊盘4与顶层焊点下基材5分离、底层焊点下焊盘2与底层焊点下基材1分离等，底层焊点分离界面包括了将焊点各处粘接分离的情况，使后续的焊点质量检测更全面；

图4为粘有环氧树脂板的顶层焊点结构的POP器件示意图，在顶层焊点下基材5上粘有环氧树脂板是为了提供助力，较好的对顶层焊点进行分离；

图5为机械分离顶层焊点后的POP器件示意图，图中可以看出底层焊点分离的情况包括顶层焊点上焊盘7与顶层焊点上基材8分离、焊球3与顶层焊点下焊盘6分离、焊球3与顶层焊点上焊盘7分离、顶层焊点下焊盘6与顶层焊点下基材5分离等，顶层焊点分离界面包括了将焊点各处粘接分离的情况，使后续的焊点质量检测更全面。

将POP器件各层的焊点分离后，可以通过光学显微镜观察各层焊点分离界面是否存在染色现象，若焊点分离界面被染色，则该层焊点存在质量问题，若没有被染色，则焊点质量良好。本发明主要根据抽样检测POP器件的焊点质量，检测结果全面快速，且对设备要求低，可同时观察多层焊点节省检测时间等。

为了更好的理解本发明，下面结合一个具体实施例对本发明方法做详细描述。

将焊接有POP器件的电子组件浸入异丙醇中进行超声波清洗，其中超声波清洗的频率为50KHz，超声波清洗时间为10min；

将清洗后的电子组件置于烘箱中进行第一次烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为0.5h；

将第一次烘烤后的电子组件浸入红墨水或美国DYKEM公司的STEEL RED染色液中，然后将其置于真空箱内，其中真空箱内压强为-0.095MPa，放入真空箱的时间为20min；

将染色后的电子组件置于烘箱中进行第二次烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为2h；

将第二次烘烤后电子组件上的POP器件焊点逐层进行机械分离；

利用光学显微镜观察各层焊点的分离界面是否存在染色现象，若染色，则焊点存在质量问题，若没有被染色，则焊点质量良好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，包括步骤：

将叠层封装器件浸入溶解污染物的有机溶剂中进行超声波清洗；

对清洗后的叠层封装器件进行第一次烘烤；

将第一次烘烤后的叠层封装器件浸入染色液中然后进行抽真空处理；

将抽真空处理后的叠层封装器件进行第二次烘烤；

将第二次烘烤后的叠层封装器件的焊点机械分离；

通过观察焊点的分离界面是否被染色判断焊点是否存在质量问题。

2.根据权利要求1所述的叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，所述有机溶剂是异丙醇。

3.根据权利要求1所述的叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，超声波清洗的频率是20KHz-50KHz；超声波清洗的时间不少于5分钟。

4.根据权利要求1所述的叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，第一次烘烤的烘烤温度是50℃-120℃，烘烤时间是0.5小时-5小时。

5.根据权利要求1所述的叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，所述染色液是红墨水或STEEL RED染色液。

6.根据权利要求1所述的叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，将浸入染色液中的叠层封装器件置于真空箱中进行抽真空处理。

7.根据权利要求6所述的叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，所述真空箱的箱内压强是-0.08MPa至-0.095MPa，真空抽取的时间是5分钟-30分钟。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的叠层封装器件焊点质量检验方法，其特征在于，第二次烘烤的烘烤温度是50℃-120℃，烘烤时间是0.5小时-5小时。