实现全球范围内的环境保护已经成为人类在21世纪所面临的最重要挑战之一。半导体行业也在积极参与保护环境,被称为“绿色”的无铅化电子产品正在成为业界的重要追求。上个世纪九十年代美国就明确提高了绿色半导体封装标准并已经被提议以立法手段推进这种绿色封装标准。由此“绿色”电子正式成为了业界普遍追求的目标。为此,本公司需要建立球栅阵列封装类型产品的无铅封装能力。而球栅阵列封装产品在本公司是生产量最大的产品,占据了公司业务比例的70%,因此无铅封装对于研发和工艺部门提出了严峻挑战。通常含铅的焊锡球成份为Pb63/Sn37,而无铅焊锡球常用的锡球成份为Sn95.5 Ag4.0 Cu0.5、Sn96.2Ag2.5Cu0.8Sb0.5等。根据无铅及有铅焊锡球的成份特点,无铅焊锡球的熔点(217℃～218℃)要显著高于有铅焊锡球的熔点(183℃),使得植球过程对工艺参数、助焊剂等原材料方面提出了更高的要求。焊锡球是把经过封装后的IC芯片联接在印刷电路板上的主要载体。焊锡球矩阵排布与印刷电路板上的焊锡垫在设计及生产制造上要实现严格的对应,包括尺寸、间距及焊锡球的平整度等方面。在本公司建立球栅阵列封装无铅产品工艺的初期,制定了相关的工艺流程、工艺参数和相关的原材料型号。但在产品质量检测时发现外观良品率不到80%。经检验发现主要的缺陷类型是在植球工序中出现焊锡球间距超标,进而球间距超标导致半导体器件与印刷电路板的焊接失效。无铅封装工艺流程、原材料特性及工艺参数等多方面都有可能会影响到焊锡球的间距超标。本文重点就可能影响焊锡球品质的因素进行分析,进而通过六西格玛方法进行筛选、统计验证找出影响产品质量的关键因素。经研究发现,影响焊锡球间距异常的主要因素包括焊锡球成份的选型、工艺参数的设置及主要原材料的使用。通过对以上影响因素的分析、验证,并特别运用了统计学上的试验设计方法进行了科学的分组试验,找出了能够适应无铅植球工艺的最佳原材料、工艺参数的组合,并进行了可靠性、产品质量等多方面验证。产品质量合格率从研究前的80%提升到了研究后的99.7%,最终达到了无铅产品的正常生产工艺能力。