专利名称：一种无引脚封装类器件的返修方法
技术领域：
本发明涉及电子器件技术，尤其涉及一种无引脚封装类器件的返修方法。
背景技术：
随着产品向高速、高密度方向的发展，无引脚封装器件，如微引线框架封装(Micro LeadFrame，MLF)器件、凸点焊球芯片载体封装(Bump Chip Carrier，BCC)器件和无引脚引线框架封装(Leadless leadframe Package，LLP)器件的应用越来越多，该类封装是适应这一发展趋势而出现的新型封装。MLF、BCC、LLP的封装外形和结构大致相似，目前已经广泛被业界通信产品所应用，尤其是手机、笔记本电脑等便携式产品。
1、MLF(Micro LeadFrame)封装MLF封装是一种与CSP(Chip Scale Package)相近的具有铜引线框架的塑料封装，引脚位于封装底部四周，封装底部中心有一个较大的焊盘，可直接焊于印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)上，能够实现散热和接地功能，外形和内部结构如图1所示。
MLF封装器件目前主要应用在手机、PDA和其它轻小、高性能的产品。MLF封装为Amkor公司所有，其它公司也有使用(如Intel等)。
2、BCC(Bump Chip Carrier)封装BCC(Bump Chip Carrier)封装是一种表面贴装封装(接近于chip尺寸)，这种封装的焊盘较小，并有良好的热特性。这种封装的引脚与传统引脚不同，有一套镀金的金属焊端在封装底部。这种结构使得BCC封装相对别的封装具有不同的技术和尺寸优势。焊端内部直接与芯片(die)用金线绑定(wire bond)相连，因此寄生参数较小。
BCC封装的外形和内部结构如图2所示，BCC封装主要用于RF器件，应用于无线产品中。该封装由Fujitsu公司出品，已有应用。
3、LLP(Leadless leadframe Package)封装LLP封装同样是无引脚、底部暴露一个大焊端的器件，具有封装尺寸小、节省PCB布局空间特点，LLP封装的外形和内部结构如图3所示。
LLP封装器件主要应用在手机、PDA和笔记本等轻小便携式产品，该封装为美国National Semiconductor公司出品，已有部分应用。
由于此类封装的器件在产品上的应用越来越多，从表面组装技术(SMT)组装应用方面分析看，三种封装的组装缺陷表现为连锡和开焊。由于缺陷比率相对较高，目前这三种封装均存在返修比较难控制的问题，甚至对于尺寸≤5mm*5mm的器件还没有找到一种可行的返修方法。
工程师为了克服此类器件组装后出现缺陷后的返修难点问题，主要从前期组装工艺设计上考虑改进以下各个方面的设计焊盘、钢网、组装工艺参数设置调制以及设备工艺能力控制等。但由于不同公司的应用能力水平差异及其他各个方面因素的影响，组装后还是会有器件的连锡和开焊等缺陷出现，仍然需要进行器件的返修。
由于此类封装结构的特殊性，器件的焊端完全在器件的底部隐藏，类似球栅阵列封装(BGA)的焊点，但又没有象BGA一样有凸起的可以作为焊接材料的焊球，所以针对此类封装器件的返修工艺也相当的复杂。
一般业界推荐的返修方法大致有以下几个步骤A、单板、器件焊盘处理；B、器件印锡；C、返修台贴片；D、回流焊接；E、完成返修。
在具体操作上主要有所谓的SMT在线返修方法和PCB焊盘点锡方法等。
SMT在线返修方法的主要步骤如下(1)器件的拆除。用热吹风对要返修的器件进行加热，待到焊锡融化时，将器件用镊子取下来。
(2)试验板及器件的处理。检查所返修器件如BCC的焊盘位置，要求焊盘上无焊锡残留、焊盘平整，器件也同样需要检查(新器件则无需检查)，若不平整则需要用电烙铁和吸锡编带将其拖平。
(3)器件定位。将返修的器件底面朝上，用双面胶粘牢。
(5)钢网对中。将SMT组装用的钢网放在上面，使钢网的该器件的开口和器件焊盘对中，需有经验的操作员目检。
(6)刮锡膏。用小刮刀取少许锡膏，轻轻在钢网上刮过。注意锡膏填充要好，刮锡膏的过程中钢网不能被移动。
(7)锡膏脱模。先用手向上慢慢的抬起钢网，然后在将钢网移开。
(8)检查锡膏的印刷情况。先目检是否有连锡或少锡的情况，若有则清洗掉锡膏重新印刷；若无有不良情况，用锡膏厚度检测仪检测锡膏的印刷情况。
(9)固化锡膏(“植球”)。将印刷良好的器件连同基板一起过回流炉，使锡膏融化，焊在焊盘上。
(10)检查器件。目检焊接好的器件，有无连锡的缺陷，若无，用锡膏高度测试仪测试固化后的焊点高度是否均匀。
(11)二次焊接。在焊盘上涂上助焊膏(固定器件、去焊盘氧化)，然后人工将“植球”好的器件对中放在焊盘上，放在回流炉中进行重融。
(12)用5DX检查焊接结果。
上述所谓SMT在线返修方法存在以下各个方面的缺点(1)该方法主要是手工操作，对操作员要求相当高，手工操作难以达到印锡机所能达到的精度和稳定性，所以就无法保证印锡质量的问题，经过实际操作，发现印锡后经常会出现连锡，往往需要多次印锡才能成功，效率低下。
(2)该方法使得待返修的单板和器件经历了二次、甚至三次高温回流，对单板或器件的热冲击较大，同时该方法局限性较大，如二次回流时，要拆除单板上不耐高温的器件，还有要适应回流炉的一些特性等。
采用PCB焊盘点锡方法也存在较多的问题，在实际产品板进行返修时，周围有其他器件，在点胶机上进行点锡时，点锡空间不够，同时采用点胶机点锡时点锡直径不一致，也会导致连锡，因此采用点锡方法也不能成功应用于无引脚封装类器件MLF、BCC、LLP的返修。
发明内容
本发明一种无引脚封装类器件的返修方法，以解决在无引脚类封装器返修中存在难以保证印锡质量的问题。
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案一种无引脚封装类器件的返修方法，包括步骤A、从返修板上拆除无引脚封装类器件；B、打开印锡工装夹具的第一金属框和第二金属框，依次将钢网垫片、印锡钢网安装在夹具的第二金属框上并使钢网垫片和印锡钢网的中心重合，盖好第一金属框并锁紧，其中印锡钢网具有用于印锡的开口，钢网垫片具有与该开口配合的钢网开口区；C、打开所述印锡工装夹具第二金属框上的金属板，将待印锡的无引脚封装类器件放到所述钢网垫片的钢网开口区中，盖好金属板并锁紧；D、调节印锡工装夹具上的高度调整螺钉，使所述无引脚封装类器件的焊端和印锡钢网的开口对齐并贴合；E、从第一金属框的印锡开口区向印锡钢网上印锡膏，使锡膏通过印锡钢网的开口印在无引脚封装类器件的焊端上；F、打开所述印锡工装夹具的第二金属框上的金属板，将所述无引脚封装类器件取下并贴在返修板的焊盘上；G、按焊接温度及回流温度要求将所述无引脚封装类器件焊接在返修板的焊盘上。
根据上述方法在焊接完成后还利用检测设备检测是否有开焊及连锡缺陷。
进行步骤B之前还对返修板和/或返修的无引脚封装类器件进行检查、处理，使焊盘平整并无残留焊锡。
在步骤B中，还将具有与印锡钢网配合的开口区的钢网压片压在印锡钢网上，并使钢网垫片、印锡钢网和钢网压片的中心重合，以保证在盖好第一金属框并锁紧后使钢网垫片、印锡钢网和钢网压片贴合紧密。
步骤F包括步骤打开所述印锡工装夹具的第二金属框上的金属板，并将该夹具剩下部分放到返修台的固定位置；控制返修台的真空吸嘴将器件吸起并移动到返修板上；利用返修台相机对器件和返修板上的焊盘进行对位调整，并在完成对位后将无引脚封装类器件帖在返修板的焊盘上。
本发明具有以下有益效果1、一次印锡返修成功率高，返修效率高。
2、自动化程度高，稳定性好。
3、利用设计的返修钢片、垫片、压片等可以实现系列化的类似元器件的返修。
4、减少元器件的多次热冲击损伤。
图1为MLF封装器件的外形和内部结构示意图；图2为BCC封装器件的外形和内部结构示意图；图3为LLP封装器件的外形和内部结构示意图；图4为本发明采用的印锡工装夹具实物图；图5为图4所示的印锡工装夹具结构示意图；图6为本发明中工装、钢网压片、印锡钢网、钢网垫片和器件的组合截面示意图；图7为器件上印锡膏后的示意图；图8为本发明的流程图。
具体实施例方式
本发明着眼于提高印锡过程的自动化程度，考虑利用具有自动拾取、对中、贴片及焊接的热风返修台设备，借助设计相关与返修台设备及与器件相对应的返修工装、印锡钢网、钢网垫片和钢网压片等来解决无引脚类封装器件的返修难点问题。
本实施例使用的返修台是SRT公司的SUMMIT 1100HR热风返修台，该设备的好处是焊接的温度曲线可控，另外还有一个好处是有精确的贴片对中系统，可以满足密间距元件贴片的要求，并且该设备有一套向器件焊端印刷锡膏的夹具。使用该返修台的器件焊端印锡工装夹具，自行设计印锡钢网、钢网垫片、钢网压片。
如图4、图5和图6所示，印锡工装夹具的第一、第二金属框(base、midsection)用来固定印锡钢网、印锡钢网垫片及钢网压片，钢网压片在印锡钢网之上。第二金属框底部的金属板用于支撑器件，中间高度可调的压力弹片用于调整器件高度，使器件与钢网良好接触。印锡后拆下器件背面的支撑板，将夹具放置在SRT返修台器件拾取的位置，设备的真空吸咀会吸取器件贴片到PCB上，然后进行焊接。
对于印锡钢网的开口，主要是针对印锡钢网的开口宽度及开口长度进行设计，印锡钢网的开口设计要求如下A、MLF器件周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍，长度变化如下开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端相对于器件焊端外端减少0.05mm；中间散热/接地的钢网开口长度和宽度分别内缩至0.90倍，当散热/接地的尺寸较大时，钢网开口需均分成小的开口，具体开口形状参考相关钢网规范进行，厚度为0.12mm。
B、BCC器件(四角无正方形焊端)周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍，长度变化如下开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端相对于器件焊端外端减少0.05mm；中间散热/接地的钢网开口长度和宽度分别内缩至0.90倍，当散热/接地的尺寸较大时，钢网开口需均分成小的开口，具体开口形状参考相关钢网规范，厚度为0.12mm。
C、LLP器件周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍，长度变化如下开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端相对于器件焊端外端减少0.05mm；中间散热/接地的钢网开口长度和宽度分别内缩至0.90倍，当散热/接地的尺寸较大时，钢网开口需均分成小的开口，具体开口形状参考相关钢网规范，厚度为0.12mm。
D、BCC32(四角有正方形焊端)的情形周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍，长度变化如下开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端与器件焊端外端平齐；中间散热/接地的钢网开口长度和宽度分别内缩至0.85倍。对于四个角处的略大一点的正方形焊端，钢网开口外端边缘和周围其他焊端外边缘平齐，开口形状为正方形，开口尺寸为周围焊端开口的长度尺寸。厚度为0.12mm。
E、BCC48(四角有正方形焊端)的情形周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍，长度变化如下开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端与器件焊端外端平齐；对于四个角处的略大一点的正方形焊端，钢网开口外端边缘和周围其他焊端外边缘平齐，开口形状为正方形，开口尺寸为周围焊端开口的长度尺寸。厚度为0.12mm。
由于钢网垫片需要承载器件，开口不能太小或太大，但必须保证精度。通过对4mm、5mm、7mm和8mm器件的尺寸进行测量，一般器件的实际尺寸要比标称尺寸要大，为了保证钢网垫片、印锡钢网及钢网压片等三者之间的定位精度，设计钢网垫片的尺寸大小时，上偏差为+0.03，下偏差为0。
其中MLF的钢网开口区长宽8.08(+0.02，-0)×8.08(+0.02，0)mm；BCC(包括四角无方形焊端及BCC32)的钢网开口区长宽5.10(+0.05，-0)×5.10(+0.05，-0)mm；BCC48的钢网开口区长宽7.08(+0.02，-0)×7.08(+0.02，-0)mm；LLP的钢网开口区长宽4.10(+0.05，-0)×4.10(+0.05，-0)mm；所有器件的钢网垫片厚度为0.5mm，钢网垫片的厚度要小于所有器件的高度，垫片厚度方向的开口四边呈3～5度脱模斜度。
为了防止印锡时小刮片对器件焊端边缘区域有额外的压力，这些压力会影响印锡的精度，带来印锡不良。基于此种情况，设计一块钢网压片，在印锡时钢网压片在印锡钢网之上，使得印锡钢网、钢网垫片及钢网压片贴合紧密，其中，钢网开口区域的尺寸为50mm×50mm。压片厚度为0.5mm(尺寸公差为上偏差为+0.03，下偏差为0)。
对于印锡钢网，有使用前采用激光切割和电抛光处理，印锡钢网开口中心要与刚片整体的中心重合。钢网垫片、钢网压片以及印锡钢网制作好后，三个钢网中心必须重合，不能错位。
参阅图8所示，返修的具体过程如下步骤10拆除器件。将待返修板放在SRT返修台上，支撑好返修器件区域，用预先设置好的器件拆除温度曲线对返修板进行加热，之后返修台自动将焊点融化后的器件用吸杆拾取下来。
步骤20处理返修板及器件。
检查所返修器件的焊盘位置，要求焊盘上无焊锡残留、焊盘平整，器件也同样需要检查(新器件则无需检查)，若不平整则需要用电烙铁和吸锡编带将其拖平。
步骤30打开夹具，依次将钢网垫片、印锡钢网及钢网压片安装在夹具的第二金属框(MIDSECTION)上，盖好上第一金属框(BASE)并用螺钉锁紧。
步骤40翻转夹具打开第二金属框上的金属板，将待印锡器件放到钢网垫片的开口中，盖好金属板并用螺钉锁紧。
步骤50调节高度调整螺钉，使器件焊端和印锡钢网开口对齐并贴合。
步骤60反转夹具，印锡膏。所述印锡后的焊端如图7所示。
步骤70贴片。印锡完成后将夹具翻转，拆下第二金属框上的金属板，将夹具剩下部分放到返修台的固定位置，返修台的真空吸嘴移动过来将器件吸起，之后分别通过向上看和向下看的返修台相机对器件和PCB焊盘进行对位，对位调整好后，真空吸嘴下降贴片。
步骤80焊接。热风喷嘴降下，根据设定的温度曲线进行焊接，返修峰值温度符合器件推荐的焊接温度及回流温度要求。
步骤90检测。是利用5DX或X-RAY设备检测有无开焊及连锡缺陷。
步骤100完成返修。
本发明利用具有自动拾取、对中、贴片及焊接的热风返修台设备，并借助设计相关与返修台设备及与器件相对应的返修工装、印锡钢网、钢网垫片和钢网压片来印锡，从而解决了无引脚类封装器件的返修中印锡质量差的问题。
权利要求
1.一种无引脚封装类器件的返修方法，其特征在于包括步骤A、从返修板上拆除无引脚封装类器件；B、打开印锡工装夹具的第一金属框和第二金属框，依次将钢网垫片、印锡钢网安装在夹具的第二金属框上并使钢网垫片和印锡钢网的中心重合，盖好第一金属框并锁紧，其中印锡钢网具有用于印锡的开口，钢网垫片具有与该开口配合的钢网开口区；C、打开所述印锡工装夹具第二金属框上的金属板，将待印锡的无引脚封装类器件放到所述钢网垫片的钢网开口区中，盖好金属板并锁紧；D、调节印锡工装夹具上的高度调整螺钉，使所述无引脚封装类器件的焊端和印锡钢网的开口对齐并贴合；E、从第一金属框的印锡开口区向印锡钢网上印锡膏，使锡膏通过印锡钢网的开口印在无引脚封装类器件的焊端上；F、打开所述印锡工装夹具的第二金属框上的金属板，将所述无引脚封装类器件取下并贴在返修板的焊盘上；G、按焊接温度及回流温度要求将所述无引脚封装类器件焊接在返修板的焊盘上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接完成后还利用检测设备检测是否有开焊及连锡缺陷。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行步骤B之前还对返修板和/或返修的无引脚封装类器件进行检查、处理，使焊盘平整并无残留焊锡。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，还将具有与印锡钢网配合的开口区的钢网压片压在印锡钢网上，并使钢网垫片、印锡钢网和钢网压片的中心重合，以保证在盖好第一金属框并锁紧后使钢网垫片、印锡钢网和钢网压片贴合紧密。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤F包括步骤打开所述印锡工装夹具的第二金属框上的金属板，并将该夹具剩下部分放到返修台的固定位置；控制返修台的真空吸嘴将器件吸起并移动到返修板上；利用返修台相机对器件和返修板上的焊盘进行对位调整，并在完成对位后将无引脚封装类器件帖在返修板的焊盘上。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当待印锡的无引脚封装类器件为BCC器件、MLF器件或LLP器件时，在印锡钢网开口的宽度上周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍；在印锡钢网开口的长度上开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端相对于器件焊端外端减少0.05mm；中间散热/接地的钢网开口长度和宽度分别内缩至0.90倍。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当无引脚封装类器件的散热/接地尺寸较大时，将钢网开口均分成小的开口。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当待印锡的无引脚封装类器件为四角有正方形焊端的BCC32器件时，在印锡钢网开口的宽度上周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍；在印锡钢网开口的长度上开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端与器件焊端外端平齐；中间散热/接地的钢网开口长度和宽度分别内缩至0.85倍。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当待印锡的无引脚封装类器件为四角有正方形焊端的BCC48器件时，在印锡钢网开口的宽度上周围焊端钢网开口宽度为器件焊端宽度的0.9倍；在印锡钢网开口的长度上开口内端与器件焊端内端平齐，开口外端与器件焊端外端平齐。
10.如权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，在安装印锡钢网前，利用激光切割和电抛光对印锡钢网进行处理。
全文摘要
本发明公开了一种无引脚封装类器件的返修方法，用于解决现有技术中返修无引脚封装类器件时存在印锡质量差的问题。该方法为在印锡工装夹具中安装钢网垫片、印锡钢网和钢网压片；将待印锡的无引脚封装类器件放到钢网垫片的钢网开口区中并使件的焊端和印锡钢网的开口对齐并贴合；向印锡钢网上印锡膏，使锡膏通过印锡钢网的开口印在无引脚封装类器件的焊端上；将所述无引脚封装类器件取下并贴在返修板的焊盘上；最后按焊接温度及回流温度要求将所述无引脚封装类器件焊接在返修板的焊盘上。
文档编号H01L21/50GK1705089SQ20041004439
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月26日 优先权日2004年5月26日
发明者许柳青, 李江, 孙福江 申请人:华为技术有限公司