芯片的發展也從一味的追求功耗下降及性能提升（摩爾定律）轉向更加務實的滿足市場的需求（超越摩爾定律）。為了讓芯片效能最大化、封裝后的體積最小化、定制化，SiP封裝技術已成為半導體產業最重要的技術之一。SiP封裝技術發展趨勢參考圖，集成度和復雜度越來越高。

植球工藝

球狀端子類型

行業標準IPC-7095《BGA的設計及組裝工藝的實施》中提到的封裝球狀端?類型有三種，可根據自己公司SiP產品的工藝要求選擇對應的端子類型。

植球方法

目前行業主要有三種植球方法，目前整個領域的SiP產品主要使用置球植球的方法。

錫膏印刷植球

錫膏印刷植球方法就是直接把適量的錫膏印刷到預設的焊盤上，過回流焊后形成凸點端子，其優點是所用設備與現有SMT線體一樣，可以利用現有SMT錫膏印刷設備。

使用錫膏印刷植球時鋼網開口設計主要考慮兩點：

a）確保過回流焊后焊盤上有一定形狀的焊料凸點，需要印刷足夠的錫膏量，一般采用增加鋼網厚度和擴大鋼網開口的方法，需要重點關注爐后凸點的形狀、高度和一致性；

b）從降低過回流焊后焊料凸點的空洞率考慮，通過驗證建議鋼網開口增加架橋方式（如直徑0.6mm的端子建議鋼網中間架0.15mm或0.2mm的橋），作為焊接時排氣通道，減少空洞問題，同時還需要重點關注脫模效果和鋼網質量。

大為SIP封裝錫膏（水洗型、免水洗型）

特別適用于SiP封裝的細間距印刷；

在鋼網最小開孔為55μm時印刷中脫模性能極佳，錫膏成型效果好且防坍塌性好，連續印刷性非常穩定；

長時間保持高粘力、解決長時間生產易掉件（芯片）問題；

鋼網使用壽命長（≥10小時），印刷后作業時間長（≥10小時）

優異的潤濕性能，焊點能均勻平鋪；

高抗氧化性，無錫珠產生，無色殘留；

卓越的抗冷、熱坍塌性能；

低空洞率，回流曲線工藝窗口寬；

置球植球

目前業內采用的置球植球方法有三種：“錫膏”+“錫球”和“助焊劑”+“錫球”與“錫膏印刷”，具體做法就是先把錫膏或助焊劑涂覆到錫球的焊盤上，再用植球機或絲網印刷的方式將錫球放置到焊盤上，過回流焊爐后形成球狀端子。

自動植球機置球植球

a、用與錫球焊盤相應的治具蘸取助焊劑(Flux Dip)，并將其點涂在錫球焊盤上。首次添加助焊劑前需檢查清理干凈植球設備裝載助焊劑的模板，確保模板內沒有其它異物或不同類型的助焊劑。要根據錫球的直徑選擇合適厚度的助焊劑刮刀（一般建議刮刀厚度是錫球直徑的1/4~1/3），再添加助焊劑并手動來回運行設備助焊劑刮刀8~10次，以攪拌刮平模板上的助焊劑。助焊劑治具的PIN針在水平的助焊劑模板上均勻的蘸取助焊劑并點涂到錫球焊盤上。需要控制模板上的助焊劑厚度和PIN針的點涂時間，要確保點涂后助焊劑能完全潤濕覆蓋焊盤，否則會有導致植球后錫球偏移或爐后錫球潤濕焊接不良的問題。注意，助焊劑添加遵循"少量多次"的原則。

b、通過置球治具(Ball attach tool)真空吸取錫球，并轉移至沾有助焊劑的焊盤上；松開真空開關，錫球在助焊劑的粘性作用下，粘貼在基板焊盤上；

c、植好錫球的基板通過熱風回流焊，錫球在高溫下熔化，并在助焊劑的幫助下，與基板焊盤浸潤，擴散、溶解、冶金結合，形成結合層（IMC），冷卻后，錫球與基板焊盤焊接在一起。為了減少錫球高溫氧化，建議在氮氣氛圍下焊接；

d、焊接了錫球的基板，再進行清洗，把基板上多余的助焊劑和臟污清洗掉，最后烘干。

鋼網置球植球

a、印刷錫膏或印刷助焊劑：助焊劑鋼網的孔與基板焊盤完全吻合（對準）沒有偏差，使用45°~60°的刮刀將攪拌均勻的錫膏或助焊劑均勻地漏印到焊盤上，然后降低基板工作臺，再慢慢地抬起鋼網并將基板取出。觀察漏印在基板上的錫膏或助焊劑是否均勻、有無偏差或者其他印刷缺陷。

注意，助焊劑多了或者少了都有可能造成植球失敗。如果助焊劑多了，多出來的助焊劑會通過鋼網小孔溢出來，影響錫球排列；如果助焊劑少了，又會影響錫球焊接質量。

b、放置錫球：錫膏或助焊劑印刷完成之后，將基板置于工作臺上，按照正確位置固定植球鋼網，調整工作臺高度，使基板與植球鋼網之間保持一定間距，大約為焊球直徑的 1/2~2/3 即可。

調整完成后，取一定量的錫球倒在植球鋼網上，使用刷子將錫球填充到相應的網孔，多余的焊球使用刷子將其放置在旁邊。再查看網孔是否都填充有錫球，保證每個網孔中有且只有一個錫球存在。然后下降工作臺，卸下植球鋼網，取出基板。注意，取出基板時不要用力過大或速度過快，這樣會導致錫球偏移。

激光植球

激光植球就是使用激光設備，采用激光熔化錫球并噴射到對應焊盤完成焊接形成球狀端子的方法。

在激光焊接系統中，錫球從錫球盒輸送到噴嘴，通過激光加熱熔化，然后從專用噴嘴噴出，直接覆蓋焊盤，不需要額外的助焊劑等。它具有非接觸、無焊料、熱量低、焊料精確可控等優點。與普通的錫球注入法相比，具有沖擊變形和瞬間凝固的特點，體現了獨特的工藝過程特征。

2.2.4 SiP植球方法的選用

影響植球質量的因素及控制要點

SiP產品植球工藝中影響植球質量的因素主要有植球材料、植球方法和工藝條件。植球材料主要有錫球、助焊劑或錫膏、基板；工藝條件中主要是植球工藝方法、回流溫度曲線、保護氣氛等。對于植球材料方面，錫球要保持清潔和防止氧化；助焊劑要保持一定的粘度和良好的助焊性；基板要保持潔凈度和平整度。在植球過程中，主要是通過對助焊劑量的控制、焊接溫度曲線及保護氣氛等工藝條件來進行相應的工藝試驗和管控。

植球材料

助焊劑

助焊劑主要是起助焊的作用，一是隔離空氣防止氧化；二是去除PCB焊盤表面及錫球焊接部位的氧化物和污染物，增加毛細作用，增加潤濕性，防止虛焊；另一個重要的作用是粘附固定錫球的作用。

助焊劑有2種類型：一種是水洗助焊劑，一種是免洗助焊劑，可根據產品的工藝要求選擇使用。助焊劑存儲要求：如大為的助焊劑要求以密封狀態存放在溫度≤30℃，相對濕度40~60%RH的環境；存儲期限：從廠家制造日期開始計算6個月以內；具體可參考助焊劑產品規格書要求。

錫球

錫球分有鉛錫球和無鉛錫球，有鉛錫球有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2、 Sn10Pb90、Sn5Pb95；無鉛錫球有Sn100、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3Cu0.5。

錫球的直徑規格一般有：0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm 、0.65mm、 0.76mm。具體可根據產品的工藝要求選擇使用。

錫球很容易氧化，存儲要求：以密封狀態存放在溫度25±10℃，相對濕度≤60%RH的環境，拆包未使用完的錫球放在防潮柜中或儲存在有氮氣的干燥柜中；存儲期限：從廠家制造日期開始計算12個月以內；具體可參考產品規格書要求。

基板（PCB）

基板（PCB）：基板級SiP產品的PCB建議選用高Tg（Tg≥170℃）的板材；植球后需要進行清洗，基板焊盤表面處理優選 ENIG（化學Ni/Au），防止清洗后氧化；PCB厚度規格有1.6mm、1.4mm、1.2mm、1.0mm、0.8 mm等。

具體可根據產品的工藝要求選擇使用，重點是要確保PCB的平整度。

結論

SiP目前已經廣泛應用于消費類電子、物聯網、智能駕駛、HPC及5G網絡等領域，有著非常廣闊的應用和市場前景。

植球工藝作為SiP產品生產的一個關鍵工藝將會直接影響器件與電路導通的性能及可靠性。為了確保公司SiP產品的質量，公司引進全自動植球技術和先進的生產設備，采用穩定性好、重復性高、可實現植球質量自反饋的全自動化植球設備，搭建行業先進、高精度、高穩定性的全自動化SiP線體，提升了產品質量與效率。

本文結合公司SiP產品的特點，從影響植球質量的主要因素進行簡單的介紹和分析，通過對SiP產品可制造性設計和工藝過程的控制，目前我司SiP產品的植球直通率可達到99.98%以上，不良率小于100PPM。

作為一家國家高新技術企業和科創型企業，東莞市大為新材料技術有限公司在MiniLED錫膏、固晶錫膏、系統級SIP封裝錫膏、激光錫膏、水洗/水溶性錫膏等領域擁有豐富的經驗和技術積累。我們致力于為微細間距焊接行業提供高質量的錫膏焊接方案，并與國家有色金屬研究院、廣州第五研究所長期合作。我們的開發團隊由化學博士和高分子材料專家組成，在電子焊料領域開發了多元產品，適用于多個領域。

錫膏粒徑：5號粉錫膏（15-25μm）、6號粉錫膏（5-15μm）、7號粉錫膏（2-11μm）、8號粉錫膏（2-8μm）、9號粉錫膏（1-5μm）、10號粉錫膏（1-3μm）

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