專利名稱：球柵陣列封裝切片試塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種球柵陣列封裝切片試塊的制作方法。
技術背景 隨著電子產品日新月異的發(fā)展，為了更加小型化、輕量化、強功能和高可靠性，要 求隨之發(fā)展相應的封裝技術，因此產生且正在高速發(fā)展球柵陣列封裝(Ball Grid Array Package,BGA)。BGA的優(yōu)點主要為具有更多的I/O ；易于組裝；自感和互感??；體積小。然 而，正因為具有這樣的優(yōu)點，同時也帶來相應的缺點。其缺點之一是焊點的檢測相對困難。 目前對BGA的檢測多為兩種，即X光檢測和切片檢測。前者為常規(guī)檢測，適合于宏觀的檢 測，重點檢查元件的焊接是否良好，即焊接是否有短路、空焊，元件是否有偏移；后者是對焊 點分析性質的破壞性檢測方法，主要檢測焊點是否有虛焊或焊縫等微觀的缺陷。BGA切片試塊的制作，多采用將切片固定在模具中，然后對其填充例如環(huán)氧樹脂的 可硬化樹脂，待可硬化樹脂硬化后，進行拋磨至預定的檢測位置?，F(xiàn)有技術的BGA切片試塊 制作包括如下步驟從印刷電路板組件(以下簡稱PCBA板)的選定位置切割BGA切片；在 模具中固定BGA切片，并且填充可固化樹脂；粗砂紙研磨；細砂紙研磨；金剛石拋光液拋磨； 以及精細金剛石拋光液拋磨。這樣制作出來的切片試塊，例如，通過金相顯微鏡檢測，來對 檢測點的狀況進行判斷。然而，因為BGA焊點排列密集，所以在填充可硬化樹脂時難于填充 所有的縫隙。由于未填充縫隙的存在，在拋磨過程中，縫隙中會滯留大量的拋磨殘渣和污 物。這樣的拋磨殘渣和污物會在后期的拋光過程中不斷滲出，在切片表面上造成劃痕或凹 坑。為了在拋磨過程中清除拋磨殘渣和污物，需要花上大量的時間進行人工清理，且難于取 得理想的切片試塊。圖10給出了采用現(xiàn)有技術制作的切片試塊在電子顯微鏡下拍攝的照 片。其上的黑色凹坑與焊接缺陷混雜在一起，難以區(qū)分是拋磨過程中產生的凹坑還是焊接 缺陷。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種球柵陣列封裝切片試塊的制作方法， 該方法能夠實現(xiàn)在切片試塊拋磨過程中易于清除拋磨殘渣和污物，而避免切片表面產生劃 痕或凹坑，進而提高切片的金相顯微鏡檢測質量。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的球柵陣列封裝切片試塊的制作方法包括 這樣的步驟從PCBA板的選定位置切割BGA切片；在模具中固定BGA切片，并且填充可固化 樹脂；待可硬化樹脂硬化后的第一砂紙研磨；第一砂紙研磨后的第二砂紙研磨；第一超聲 波清洗；第一金剛石拋光液拋磨；第二超聲波清洗；以及第二金剛石拋光液拋磨，其中所述 第一超聲波清洗和所述第二超聲波清洗的清洗時間均優(yōu)選為4至6分鐘，更優(yōu)選均為5分 鐘。作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，所述在模具中固定BGA切片包括采用卷繞式塑料平衡夾 或雙面膠帶固定該BGA切片。因為模具的形狀為圓柱狀，類似于燒杯的容器，而BGA切片的形狀根據檢測位置的不同多為不規(guī)則形狀，且BGA切片應當豎立在模具中，所以通過卷繞 式塑料平衡夾或雙面膠帶將該BGA切片固定在模具中所占空間很小，且不影響其后的填充 可硬化樹脂的操作。對于較小的BGA切片，優(yōu)選采用雙面膠帶固定；對于較大的BGA切片， 優(yōu)選采用卷繞式塑料平衡夾固定。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，所述填充可硬化樹脂包括填充活性環(huán)氧樹脂或光 敏硬化樹脂。填充活性環(huán)氧樹脂后經過大約4個小時的自然固化，或者填充光敏硬化樹脂 后經過光照，這些樹脂被硬化，于是形成由活性環(huán)氧樹脂或光敏硬化樹脂圍繞BGA切片而 形成的BGA切片試塊毛坯，其形狀取決于模具的形狀。因為這樣的樹脂粘度小、流動性強、 且固化能力很強，因此形成堅固的BGA切片試塊毛坯，避免了 BGA切片在其后的拋磨過程中 受到破壞。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，所述第一砂紙研磨依次包括采用砂紙粒度為100 至 150目的砂紙研磨、采用砂紙粒度為500至800目的砂紙研磨、及其后采用砂紙粒度為 1000至1500目的砂紙研磨。根據BGA切片試塊毛坯拋磨量的大小，第一砂紙研磨的砂紙粒 度由粗到細選擇三種砂紙粒度的砂紙進行粗研磨，可以減少研磨時間，提高研磨速度，降低 檢驗成本。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，所述第二砂紙研磨依次包括采用砂紙粒度為2000 至2500目的砂紙研磨及其后采用砂紙粒度為2500至4000目的砂紙研磨。這樣，可以通過 2000至2500目的砂紙研磨而將第一砂紙研磨留下的研磨痕跡基本上得到去除，而后通過 砂紙粒度為2500至4000目的砂紙研磨而使研磨表面達到拋光前所需的表面光潔度，從而 減少其后的拋光時間，降低成本。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，所述第一金剛石拋光液拋磨的拋光液粒度規(guī)格為 2. 5至3. 5微米，更優(yōu)選為3微米。通過這樣粒度的金剛石拋光液拋光，對第二砂紙研磨留 下的表面劃痕進行進一步拋光。該金剛石拋光液可以滿足拋光所需的精度要求和速度要 求。當拋光液粒度大于3. 5微米時，BGA切片的表面劃痕較大，不能滿足要求；當拋光液粒 度小于2. 5微米時，會增加拋光時間。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，所述第二金剛石拋光液拋磨的拋光液粒度規(guī)格為 0.5至1.5微米，更優(yōu)選為1微米。通過該粒度規(guī)格的金剛石拋光液拋光，進一步提高BGA 切片的表面質量，達到采用金屬顯微鏡檢查所需的清潔表面，能清晰地識別BGA切片被檢 測點上的焊接缺陷。


下面對本發(fā)明的附圖進行說明。圖1為本發(fā)明的球柵陣列封裝切片試塊制作方法的工藝步驟示意圖；圖2示出了典型PCBA板上的BGA在其上的位置關系；圖3示出了從PCBA板上切割下來的BGA切片；圖4為制作BGA切片試塊毛坯所用的模具的示意圖；圖5為將BGA切片設置在模具中狀況的示意圖；圖6為將BGA切片固定在模具中所用卷繞式塑料平衡夾的示意圖；圖7示出了將BGA切片夾設在卷繞式塑料平衡夾中的情形；
圖8為BGA切片拋磨量的示意圖；圖9是采用本發(fā)明的球柵陣列封裝切片試塊制作方法形成的BGA切片試塊在電子 顯微鏡下拍攝的照片；以及圖10是采用現(xiàn)有技術形成的BGA切片試塊在電子顯微鏡下拍攝的照片。
具體實施例方式下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。 圖1為本發(fā)明的球柵陣列封裝切片試塊制作方法的工藝步驟示意圖。如圖1所示， 本發(fā)明的球柵陣列封裝切片試塊制作方法包括如下步驟從PCBA板的選定位置切割BGA 切片；在模具中固定BGA切片，并且填充可固化樹脂；第一砂紙研磨；第二砂紙研磨；第一 IPA (異丙醇)超聲波清洗；第一金剛石拋光液拋磨；第二 IPA超聲波清洗；以及第二金剛石 拋光液拋磨，其中所述第一 IPA超聲波清洗和所述第二 IPA超聲波清洗的清洗均為4至6 分鐘，更優(yōu)選均為5分鐘。下面將以PCBA板上的BGA切片為例，按著上述步驟的順序，分別描述上述各步驟 的優(yōu)選實施方式。在從PCBA板的選定位置切割BGA切片的步驟Sl中，如圖2和3所示，從PCBA板 100上將帶有球柵陣列封裝的電子元件切割下來，形成如圖3所示的BGA切片101。BGA切 片101可以是PCBA上需要檢查的任意位置的焊點切片，并且可以以任何方位進行切割，來 獲取所需檢測部位的切片。在模具中固定BGA切片100，并且填充可固化樹脂的步驟S2中，將BGA切片101 設置在模具中。圖4示出了本發(fā)明采用的模具200的示例。該模具200為圓柱形，一端上 有開口，大體上為燒杯的構造。根據BGA切片101的大小，模具200通常選用不同的直徑和 高度。模具200直徑的示例包括36mm、40mm、45mm、46mm和59mm。模具200高度的示例為 25-50mmoBGA切片101設置在模具200中需要固定，因為模具200的直徑很小，并且模具200 與其中的BGA切片101之間的間隙也很小，所以優(yōu)選采用雙面膠帶或者卷繞式塑料平衡夾。 采用雙面膠帶時，將雙面膠帶設置在BGA切片101的底邊和模具200的內側底面之間和/ 或BGA切片101的側邊之一和模具200的內側壁之間，從而將BGA切片101固定在模具300上。圖6示出了一對卷繞式塑料平衡夾300，并且圖7示出了 BGA切片101夾設一對 卷繞式塑料平衡夾300中的情形。參見圖5、6和7，當采用卷繞式塑料平衡夾300夾設BGA 切片101時，利用卷繞式塑料平衡夾300的彈性力將其夾設在BGA切片101的兩個底角上， 并且將它們一同放入模具200中，從而將BGA切片101固定在模具300的內側底面上。本 發(fā)明的BGA切片固定方式不限于此，例如，可以采用任何小邊緣的卡具夾設BGA切片101，只 要保證BGA切片101與模具200之間能夠固定即可。待BGA切片101固定于模具200中后，將可固化樹脂填充在固定有BGA切片101 的模具200中。為了將可固化樹脂能充分填充在BGA切片101的各種縫隙中，該可固化樹 脂優(yōu)選在融化狀態(tài)下具有低粘度，因此優(yōu)選采用活性環(huán)氧樹脂，例如，環(huán)氧丙烯酸酯，或者 光敏固化樹脂，例如，包括活性樹脂和光敏劑的樹脂。前者固化的時間比較長，可以自然冷卻環(huán)境中固化，約需4小時；后者固化的時間比較短，但是需要紫外線或自然光下固化，二 者可根據實際使用情況而定。待可固化樹脂固化后，將帶有樹脂的BGA切片101與模具200 分開，即形成圓柱狀的BGA切片試塊毛坯。在下述步驟中，對BGA切片試塊毛坯進行研磨和拋光，以形成BGA切片試塊。圖8中的左側圖和中間圖示出了研磨和拋光前的BGA切片101的平面示意圖，而 圖8中的右側視圖示出了拋光后的BGA切片101的平面示意圖。如圖1和8所示，砂紙研磨包括第一砂紙研磨和第二砂紙研磨；金剛石曝光也拋磨 包括 第一金剛石拋光液拋磨和第二金剛石拋光液拋磨；超聲波清洗包括第一 IPA超聲波清 洗和第二 IPA超聲波清洗。研磨和拋磨從BGA切片試塊毛坯的底面，即圖8中的BGA切片 101的側面103開始，朝著預定目標線(圖8中的豎直虛線)104進行，直到第二金剛石拋光 液拋磨后形成最終端面105，用于進行電子顯微鏡或者金相顯微鏡檢測。第一砂紙研磨和第二砂紙研磨以及第一金剛石拋光液拋磨和第二金剛石拋光液 拋磨使用相同的拋磨設備，例如，上海西鐵檢測材料有限公司出品的WESTEL-MD08型研磨 拋光機，但是本發(fā)明不局限于此，而是可以采用市場上可購買的同類拋磨設備。第一砂紙研 磨和第二砂紙研磨的區(qū)別在于所采用的砂紙粒度和研磨量上的不同。第一砂紙研磨采用粗 砂紙以快速研磨掉BGA切片101的側面103上的大部分厚度，因此優(yōu)選采用砂紙粒度分別 為100至150目的砂紙研磨、采用砂紙粒度為500至800目的砂紙研磨、及其后采用砂紙粒 度為1000至1500目的砂紙研磨，上述三種研磨依次進行。這樣，經受砂紙粒度由粗到細的 三種研磨是為了首先快速研磨到預定位置，繼之由較細的砂紙對經受粗砂紙研磨過表面進 行表面修復性研磨，使表面劃痕越來越細小。同理，在第二砂紙研磨中，優(yōu)選依次包括采用 砂紙粒度為2000至2500目的砂紙研磨及其后采用砂紙粒度為2500至4000目的砂紙研磨。 這樣，可以通過2000至2500目的砂紙研磨而將第一砂紙研磨留下的研磨痕跡基本上得到 去除，而后通過砂紙粒度為2500至4000目的砂紙研磨而使研磨表面達到拋光前所需的表 面光潔度，從而減少其后的拋光時間，降低成本。然后，進行第一 IPA超聲波清洗。這一步的清洗非常重要，目的是清楚通過上述兩 種研磨后留在沒有填充可硬化樹脂的縫隙中的研磨殘渣。因為BGA上的焊點較密集，填充 可硬化樹脂中難免存在沒有填充到的縫隙，所以研磨的殘渣經常殘留在這樣的縫隙中。一 旦縫隙中殘留有研磨殘渣，在其后的拋光中，這些殘渣就會從縫隙中滲出，嚴重影響拋光效 果，甚至在拋光表面上造成劃痕和凹坑。這樣的劃痕和凹坑與焊接缺陷難以在電子顯微鏡 或者金相顯微鏡下區(qū)別開，因而影響B(tài)GA切片的檢測結果。第一 IPA超聲波清洗所用設備例如為上海致豐電子科技有限公司生產的ZF-150 超聲波清洗機。第一 IPA超聲波清洗的時間優(yōu)選為4至6分鐘，更優(yōu)選5分鐘。當清洗時 間少于4分鐘時，清洗效果不佳；當清洗時間達到6分鐘時，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)過切片試塊表面 上再留有殘渣的，因此再長時間會造成浪費。在BGA切片101的表面經受第一 IPA超聲波清洗后，進行第一金剛石拋光液拋磨， 其拋光液粒度規(guī)格優(yōu)選為2. 5至3. 5微米，更優(yōu)選為3微米。通過這樣粒度的金剛石拋光 液拋光，對第二砂紙研磨留下的表面劃痕進行進一步拋光。該金剛石拋光液可以滿足拋光 所需的精度要求和速度要求。當拋光液粒度大于3. 5微米時，BGA切片的表面劃痕較大，不 能滿足要求；當拋光液粒度小于2. 5微米時，會增加拋光時間。
之后，進行第二 IPA超聲波清洗，第二 IPA超聲波清洗的目的是清除BGA切片101 的表面在第一金剛石拋光液拋磨中可能留在各種縫隙中的殘渣。第二 IPA超聲波清洗所用 設備和清洗時間與上述第一 IPA超聲波清洗的相同，而不再重復。之后，進行第二金剛石拋光液拋磨，其拋光液粒度規(guī)格優(yōu)選為0. 5至1. 5微米，更 優(yōu)選為1微米。通過該粒度規(guī)格的金剛石拋光液拋光，進一步提高BGA切片的表面質量，達 到采用金屬顯微鏡檢查所需的清潔表面，能清晰地識別BGA切片被檢測點上的焊接缺陷。圖9示出了通過上述各步驟的優(yōu)選實施方式制作的BGA切片試塊在金相顯微鏡下 拍攝的照片。與圖10所示的用現(xiàn)有技術制作的BGA切片試塊在金相顯微鏡下拍攝的照片 相比，BGA切片試塊的最終表面111更加清晰、光滑，其上的焊接缺陷112明顯可見。沒有 發(fā)現(xiàn)如圖10的凹坑113或長條劃痕的痕跡。因此，本發(fā)明通過簡單工藝步驟的球柵陣列封裝切片試塊的制作方法能夠實現(xiàn)在 切片 試塊拋磨過程中易于清除拋磨殘渣和污物，而避免切片表面產生劃痕或凹坑，保證了 球柵陣列封裝切片試塊的成品率，大大節(jié)約了成本，進而提高切片的金相顯微鏡檢測質量， 推進了球柵陣列封裝質量檢測上的技術進步。上述各步驟的優(yōu)選實施方式可以任意選擇而結合，均可實現(xiàn)本發(fā)明的有益效果。雖然上面已經結合附圖示出并描述了本發(fā)明的一些實施例，但是本領域的技術人 員應當理解，在不偏離本發(fā)明的原則和精神的情況下，可以對這些實施方式做出變化和改 變，所做的變化和改變仍然落在本發(fā)明及其等價物的保護范圍之內。
權利要求
一種制作球柵陣列封裝切片試塊的方法，依次包括如下步驟從印刷電路板組件的選定位置切割球柵陣列封裝切片；在模具中固定球柵陣列封裝切片，并且填充可固化樹脂；在所述可固化樹脂硬化后的第一砂紙研磨；在所述第一砂紙研磨后的第二砂紙研磨；第一超聲波清洗；第一金剛石拋光液拋磨；第二超聲波清洗；以及第二金剛石拋光液拋磨，其中所述第一超聲波清洗和所述第二超聲波清洗的清洗時間均為4至6分鐘。
2.按照權利要求1所述的方法，其中所述第一超聲波清洗和所述第一超聲波清洗的清 洗時間均為5分鐘。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其中所述第二金剛石拋光液拋磨的拋光液粒度規(guī) 格為0. 5至1. 5微米。
4.按照權利要求3所述的方法，其中所述第二金剛石拋光液拋磨的拋光液粒度規(guī)格為 1微米。
5.按照權利要求1或2所述的方法，其中所述第一金剛石拋光液拋磨的拋光液粒度規(guī) 格為2. 5至3. 5微米。
6.按照權利要求5所述的方法，其中所述第一金剛石拋光液拋磨的拋光液粒度規(guī)格為 3微米。
7.按照權利要求1或2所述的方法，其中所述第二砂紙研磨依次包括采用砂紙粒度為 2000至2500目的砂紙研磨及其后采用砂紙粒度為2500至4000目的砂紙研磨。
8.按照權利要求1或2所述的方法，其中所述第一砂紙研磨依次包括采用砂紙粒度為 100至150目的砂紙研磨、采用砂紙粒度為500至800目的砂紙研磨、及其后采用砂紙粒度 為1000至1500目的砂紙研磨。
9.按照權利要求1或2所述的方法，其中所述填充可硬化樹脂包括填充活性環(huán)氧樹脂 或光敏硬化樹脂。
10.按照權利要求1或2所述的方法，其中所述在模具中固定球柵陣列封裝切片包括采 用卷繞式塑料平衡夾或雙面膠帶固定該球柵陣列封裝切片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制作球柵陣列封裝切片試塊的方法，該方法依次包括如下步驟從PCBA板的選定位置切割BGA切片；在模具中固定BGA切片，并且填充可固化樹脂；第一砂紙研磨；第二砂紙研磨；第一IPA超聲波清洗；第一金剛石拋光液拋磨；第二IPA超聲波清洗；以及第二金剛石拋光液拋磨，其中所述第一IPA超聲波清洗和所述第二IPA超聲波清洗的清洗時間均為4至6分鐘。該方法能夠實現(xiàn)在BGA切片拋磨過程中易于清除拋磨殘渣和污物，而避免BGA切片表面產生劃痕或凹坑，進而提高切片的金相顯微鏡檢測質量。
文檔編號G01N1/32GK101846601SQ20101016181
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者何世舒, 洪家輝 申請人:偉創(chuàng)力電子科技(上海)有限公司