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晶片级包装（CSP）是面阵列包装设计的主要方式，通过其紧凑的面积和网格阵列技术，能够在记忆体、电信、多媒体等许多应用中制作更小、更快、更便宜的零组件。但是，CSP技术的出现给后端过程带来了新的难题，PCBA制造商如果不好好考虑工艺过程的参数，则产品在良率和可靠性等方面不能满足应用的要求。
EEMS
现在市面上销售的CSP元件的类型是Tessera公司设计的mu100。BGA逐渐成为市场的主流之一，多个集成电路PCBA制造商和组装厂商取得了该设计的使用许可。mu;BGA封装结构设计灵活，可以避免由于晶片和印刷电路板PCB之间的热膨胀不匹配导致的可靠性问题，小型、轻量、薄型包装设计非常适合便携式产品和其他空间的狭窄应用。
但是，使这样的设计成功，对制造来说是一个挑战。CSP技术的出现给后端过程带来了新的难题，同时由于终端产品市场固有的成本驱动特性，在产量和生产能力上增加了PCBA制造商的压力，这些难题和压力促进了高速高良率自动化焊接球粘贴过程的需求增长。
1999年意大利独立半导体记忆体的组装和测试机构EEMS在自己的工厂开始组装CSP，组装的产品采用了Tessera的mu。BGA封装，在组装时重点考察焊接球粘贴过程的各方面，包括焊接盘形状、基板载体、焊接球粘贴、助焊剂组件及晶片的输送等。为了解决生产难题，EEMS委美国Robotic Vision Systems公司的Vanguard事业部设置了VAi6300自动焊接球粘贴系统、回流焊接炉、回流焊接后的清洗机、材料输送设备等完整的焊接球粘贴线（图1）。
独特的背景形状
EEMS的mu；BGA由于焊盘的形状在基板载体表面的下方凹陷为0.069mm（图2），所以在标淮感光剂利用网板的焊料助焊剂印刷中难以控制助焊剂的使用量或避免助焊剂桥。
除了凹垫之外，由于焊盘的直径特别小（0.33mm），对焊接球的粘贴的要求比标淮应用的要求要高得多。因为一般的焊盘设计允许粘贴位置发生偏差，轻微偏离的焊接球在焊接锡回焊时可以自己碰到焊盘。另一方面，在EEMS封装中，偏离位置的焊接球不接触焊盘或助焊剂，而失去存在焊盘的小ldquo。因此，不能利用焊料球、助焊剂和焊盘之间的附着力特性，结果，这个焊盘漏掉了焊料球，最终产生了不完全的回流焊料，一个I/O连接变少。
载流子基板
要采用载带设计的引脚框组件，焊接球的粘贴过程需要一些独特的考虑。封装布置在载波基板上，并且载波基板本身固定在销帧上，但是由于基板载波具有灵活性，所以优选在载波带上布置几个孔以进行机械对准。但是，EEMS因为在应用程序中不能这样做，所以将孔留在销帧是组装定位的唯一方法。在组装过程中，基板载体有可能延伸，并且在销帧和载波基板之间积累误差，助焊剂增加了对组合件和焊接球粘贴过程的精度的要求。由于焊接球粘贴系统取决于销帧而定位，所以这些过程必须保持高精度以克服由于胶带弯曲而引起的垫位位移。
除了上述的垫形状问题之外，由于将基板载带固定在销框架上的粘带位于垫表面上，所以传统的助焊剂丝绸印刷方法也很难，刀片接触粘带而不是垫，助焊剂使用量变得不均匀。
承载晶圆搬运
Tessera的mu；BGA封装使用裸晶圆，不受密封剂或成型的保护，如果不仔细搬运或固定元件，则容易损坏。为了最小化这种损坏的风险，在焊接球粘贴线的各个阶段输送材料是重要的。
综合解决方案
从包装过程的第一次分析来看，一个助焊剂配件和焊接球粘贴需要高精度的高生产性解决方案，为了得到可靠高良速率的焊接球粘贴明确了整个生产线必须考虑对包装的各个步骤过程的要求。为了满足这些要求，通过客户和供应商的工程合作，研究重点主要是助焊剂分发、焊接粘贴、定位治具、零件运输等几个方面。
◆助焊剂发型整理
由于该技术不能使用感光剂丝印来涂覆助焊剂，所以采用刚性助焊剂漏极板RFS技术，VAi6300焊接球粘贴系统能够为焊接球粘贴所需的细间距助焊剂组件提供更准确且均匀的方法。在该应用中，RFS主要解决诸如封装位置的精确匹配、助焊剂桥接器的避免、助焊剂匹配、以及当载波带附着在基板上时助焊剂的处理能力等几个方面。
RFS用铝合金制造，延长寿命。具有与封装垫形状相同的I/O图案，每个焊盘的孔径和位置都非常准确。该过程中，金属漏印板能够满足位置及数量控制的要求，助焊剂的配合精度达到0.051mm，数量偏差为plusmn。5%。
另外，在RFS的下方固定有用于定位销帧组件的定位销，能够减少定位中的误差积累，在助焊剂的组装时确保各封装的位置正确一致。Capton当胶带粘接时，打印助焊剂被阻碍，在这种情况下，能够在RFS下制作适于上升后的磁带的释放装置。
EEMS为了适应封装的特殊要求，RFS在I/O孔的周围加工了ldquo。环rdquo；环用于消除可能存在于封装内的陷落垫助焊剂桥的风险。另外，RFS内置的间隙高度能够尽量使助焊剂靠近垫表面进行印刷，能够进一步提高助焊剂数量和配合精度。
◆焊接球的配置
与助焊剂的配合需要高精度相同，焊接球的粘贴也需要同样的精度。因此，RVSI在用于钻孔焊接球照片掩模（DBM）的焊接球粘贴系统中也搭载了最新开发的技术。与RFS同样，DBM也用铝合金制成，具有与包装一致的I/O图案，保证焊接球的正确粘贴。RFS及DBM具有固定的定位销，使焊接球相对于销框定位，在更换工具时不需要调整，减少转换时间。由于DBM的刚性较大，因此在真空或空气中松开焊接球时不弯曲，确保焊接球的粘贴精度和再覆盖性最高。并且DBM具有光滑的表面，避免焊接球附着在照片掩模之间，能够提高高良率和设备运行时间。总之，测试显示DBM的焊接球的粘贴精度可以达到42mu。m可以在过程误差范围内良好地控制。
◆定位夹具
由于载波基板具有一定的挠性，所以定位夹具淮确重新涂覆各封装来定位是很重要的。为了实现淮确的助焊剂涂层和焊接球的粘贴，加工中的载流子表面的共面度必须保持在0.051mm的范围内。可以使用具有专用真空孔（每晶片对应一个）的硬不锈钢插入板，这些独立的真空孔确保全面支承销框组件，助焊剂组件和焊接球粘贴工作可以在一个平面上进行。可收缩定位销预先使封装组件与淮河匹配销帧的位置，提高再覆盖性，并且将表面共面度维持在0.051mm的范围内，保证了VAi6300助焊剂的配合和焊接球的粘贴作业所需的淮确度。
◆元件传送
为了防止包装中容易损坏的晶片受到损伤，在焊接球粘贴系统及材料输送装置整体上使用边缘传送带。该传送带仅接触销框组件的边缘，不会撞到晶片，但回流焊接炉和清洗机是不锈钢网带，有可能导致部件损坏。为了避免这样的危险，VAi180使用一个传输线导引器将销帧组件从焊接球粘贴装置移动到回流焊接炉的传输网。导引器选择五个过程中的一个，将销帧组件从VAi6300发送到所选择的回流焊接炉传送带，以与使输送网的速度向回流焊接炉移动组件的速度相同的方式，完成无缝的无碰撞传输避免搬运网和裸晶圆之间发生有害冲突的可能性。
本文的结论
2000年5月，焊接球粘贴线已整合到生产线，进入全面生产阶段，承包方可为客户提供目前先进的CSP最新的组装产品。EEMS使用mu；BGA焊接球粘贴工艺的良好率超过99.9%，该工艺在助焊剂的分发、焊接球粘贴、定位治具、材料输送上带来了很多难题，但在客户和供应商之间的共同努力下找到了解决办法，最终超出了客户的期望同时获得了强化制造能力的过程方法。
