第一節(jié) 錫球基本生產(chǎn)技術(shù)

傳統(tǒng)錫球顆粒生產(chǎn)方法有氣霧化法、離心霧化法和切絲重熔法等。

1、氣霧化法

氣霧化法是利用氣體的壓力將流經(jīng)噴嘴的液體沖擊破碎的方法。在氣霧化法生產(chǎn)金屬顆粒的生產(chǎn)中，由于一些工藝參數(shù)如霧化氣體的壓力高低對(duì)霧化顆粒的分散度和大小的影響， 以及霧化氣體介質(zhì)性質(zhì)對(duì)霧化顆粒的分布及形狀的影響 ，因而在采用氣霧化法生產(chǎn)錫粒的過(guò)程中 ，錫粒的分散度較寬 ，必須通過(guò)多次篩分及檢測(cè)才能得到能夠滿足使用要求的顆粒。

4、離心霧化法

離心霧化是將要霧化的熔融金屬液體流到旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)上，在離心力的作用下，脫離轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣，落入冷卻介質(zhì)中固化的一種加工金屬粉末的方法。離心霧化的程度主要取決于圓周線速度、液體金屬的進(jìn)料速度、液態(tài)金屬的性能以及轉(zhuǎn)盤(pán)的構(gòu)造形式，盡管離心霧化的生產(chǎn)效率較高，但是生產(chǎn)的顆粒分布比較分散且真圓度不高，必須經(jīng)過(guò)多次篩分及檢驗(yàn)才能得到滿足使用要求的顆粒。

3、切絲重熔法

切絲重熔法制造BGA錫球的過(guò)程是先將釬料制成一定規(guī)格的細(xì)絲，然后用剪切機(jī)械將之裁切成均勻的分段，將分段浸入適當(dāng)溫度的熱油使之熔化、凝固成為球形顆粒，經(jīng)過(guò)篩分、清洗、檢驗(yàn)從而得到滿足要求的BGA錫球。切絲重熔法制造金屬顆粒的原理簡(jiǎn)單，但是對(duì)制造機(jī)械的精度要求很高：由于拉絲過(guò)程容易造成釬料絲的粗細(xì)不均勻，進(jìn)一步會(huì)影響生產(chǎn)的顆粒的尺寸大小，同時(shí)，金屬在重熔的過(guò)程中，液體介質(zhì)的溫度、種類、重熔時(shí)間的控制以及工藝的控制都將影響到生產(chǎn)的釬料小球真圓度、表面質(zhì)量以及結(jié)晶組織，從而對(duì)產(chǎn)品在BGA封裝中的質(zhì)量產(chǎn)生影響。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，切絲重熔法還必須經(jīng)過(guò)篩選才能得到滿足要求的錫球，這又大大影響了該法的生產(chǎn)效率及效益。

4、均勻液滴成型法

當(dāng)某種液體從射流管口以一定速度（平滑流）流出時(shí)，如果在射流管內(nèi)部給液體施加一定頻率的縱向擾動(dòng)，液體的內(nèi)部壓力將按波形分布，當(dāng)這樣的液體從管口射出時(shí)，壓力變化導(dǎo)致射流的直徑將發(fā)生相應(yīng)的變化。直徑較大處的液體表面張力小，直徑較小處的液體表面張力大，此時(shí)壓力高處液體向壓力低處靠攏，使射流直徑進(jìn)一步減小，形成臘腸型射流斷裂模式，從而導(dǎo)致均勻液滴的產(chǎn)生。

第二節(jié) 錫球新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用情況

1、晶元—錫球無(wú)鉛化

IC Interconnect 宣布該公司已具有提供無(wú)鉛晶元—錫球服務(wù)的能力，以響應(yīng)全球范圍內(nèi)熱火朝天的減少環(huán)境中有害物質(zhì)的潮流。

從晶元—錫球的角度來(lái)看，無(wú)鉛工藝要求錫膏和鋼板都要更換。但I(xiàn)C Interconnect 使用的錫球下化學(xué)鍍鎳技術(shù)同基于有鉛工藝的技術(shù)相同。觸發(fā)器和晶元級(jí)芯片封裝的有鉛和無(wú)鉛版本都已被客戶認(rèn)可。該公司2001年在原有的系統(tǒng)中使用無(wú)鉛合金，指標(biāo)合格。實(shí)現(xiàn)從有鉛到無(wú)鉛的切換最大的顧慮就是可靠性問(wèn)題，IC Interconnect的產(chǎn)品在測(cè)試中都高出各項(xiàng)可靠性要求。

2、Dage推出第二代錫球冷拉技術(shù)，用于高速粘合力測(cè)試機(jī)

Dage Precision Industries改進(jìn)了錫球冷拉粘合力測(cè)試技術(shù)，用于獲獎(jiǎng)的4000HS高速粘合力測(cè)試機(jī)使用的。與傳統(tǒng)的剪切測(cè)試比較，錫球冷拉（CBP）法有若干優(yōu)點(diǎn)，加力完全模擬面陣列器件四角錫球的跌落測(cè)試。

高速測(cè)試不僅可以進(jìn)行傳統(tǒng)的粘合力測(cè)試，它特別適用于檢測(cè)使用無(wú)鉛材料時(shí)可能產(chǎn)生的脆性斷裂缺陷。高速粘合力測(cè)試還可用于評(píng)估各種不同的合金、不同焊盤(pán)涂層的影響以及老化對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響。

電子元件工業(yè)聯(lián)合會(huì)（JEDEC）發(fā)布了有關(guān)高速剪切與高速CBP的新標(biāo)準(zhǔn)。使用第二代高速錫球冷拉測(cè)試技術(shù)的Dage 4000HS高速粘合力測(cè)試機(jī)完全符合JEDEC新標(biāo)準(zhǔn)，并能夠 分析 微電子焊點(diǎn)的完整性與可靠性。

第三節(jié) 錫球國(guó)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

錫球產(chǎn)品附加值高，質(zhì)量主要取決于錫球的光圓度、均勻度等指標(biāo)，技術(shù)被日本、美國(guó)及臺(tái)灣壟斷，主要生產(chǎn)廠商為日本千住、美國(guó)Alpha Metal，臺(tái)灣業(yè)強(qiáng)、升貿(mào)等。

為了得到尺寸均勻，表面質(zhì)量及內(nèi)部組織優(yōu)越的錫球并有較高的生產(chǎn)效率，國(guó)內(nèi)外都對(duì)均勻液滴法的 研究 報(bào)以極大的關(guān)注。

均勻液滴在農(nóng)業(yè)（如均勻顆粒的噴霧有利于改善噴霧的質(zhì)量）、工業(yè)（如燒堿工業(yè)中制造均勻顆粒燒堿，再如快速原型制造及表面噴涂中均勻液滴法都有顯著的優(yōu)點(diǎn)）等方面都有重要的應(yīng)用價(jià)值，故而對(duì)均勻液滴法的 研究 在國(guó)外有很多。就目前的 研究 現(xiàn)狀來(lái)看，如何施加操作簡(jiǎn)便、調(diào)節(jié)容易的外加縱向微擾從而實(shí)現(xiàn)單分散效果優(yōu)異的臘腸型射流斷裂是均勻液滴法技術(shù)的關(guān)鍵，為此有很多嘗試來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的，但這些方法從本質(zhì)來(lái)講，可以分成兩大類型：機(jī)械振動(dòng)法及電驅(qū)動(dòng)振動(dòng)法，其中電驅(qū)動(dòng)的方法又可以分為壓電振動(dòng)法和電場(chǎng)霧化法。

第四節(jié) 錫球技術(shù)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)、難點(diǎn) 分析

為了防止在更細(xì)間距的BGA或FlipChip封裝方式的電子連接過(guò)程中的橋聯(lián)等問(wèn)題的出現(xiàn)，并利用焊球在熔化過(guò)程中的“自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)”，BGA封裝采用的錫球，具有相當(dāng)高的尺寸及外形精度要求。為了生產(chǎn)出錫球表面質(zhì)量和尺寸外形精度都滿足要求的錫球，多種技術(shù)被嘗試且有的技術(shù)方案已經(jīng)用于生產(chǎn)，但是為了獲得更佳的生產(chǎn)技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)外仍有相當(dāng)多的 研究 投入到錫球生產(chǎn)技術(shù)上。

焊球的制造工藝普遍采用兩種，即定量裁切法和真空噴霧法。前者對(duì)直徑較大的焊球較適用，后者更適用于小直徑焊球，也可用于較大直徑焊球。對(duì)錫球的物理、電氣性能要求主要有密度、固化點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、凝固時(shí)體積改變率、比熱、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率、電阻率、表面張力、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞壽命及延伸率等。除此以外，錫球的直徑公差、真圓度、含氧量也被看作是目前錫球質(zhì)量水平競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵指標(biāo)。

第五節(jié) 錫球未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

大力發(fā)展錫球技術(shù)是發(fā)展新型半導(dǎo)體封裝的重要內(nèi)容之一。特別是當(dāng)前發(fā)展我國(guó)無(wú)鉛是無(wú)鉛錫球是當(dāng)務(wù)之急。

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