倒装晶片的组装的助焊剂工艺

文章摘要：助焊剂工艺在倒装晶片装配工艺中非常重要。助焊剂不仅要在焊接过程中提供其化学性能以驱除氧化物和油污 ，润湿焊接面，提高可焊性，同时需要起到黏接剂的作用。在元件贴装过程中和回流焊接之前黏住元件，使其固 定在基板的贴装位置上。此类阻焊剂相比于其他普通的助焊剂有更高的黏度，它需要提供足够的黏力来保证晶片 在传输过程中及回流焊接炉中不发生移动。我们之所以选择助焊剂而非锡膏，是因为超细间距的锡膏印刷会有很大的“桥连”风险；同时考虑到混合装配 工艺的兼容性，免洗型助焊剂是一个比较好的替代方案。如何选择合适的助焊剂及其量的控制是该工艺的关键。不同的助焊剂的润湿能力，黏度及与其他材料的兼容性 会不一样。助焊剂量

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　　助焊剂工艺在倒装晶片装配工艺中非常重要。助焊剂不仅要在焊接过程中提供其化学性能以驱除氧化物和油污 ，润湿焊接面，提高可焊性，同时需要起到黏接剂的作用。在元件贴装过程中和回流焊接之前黏住元件，使其固 定在基板的贴装位置上。此类阻焊剂相比于其他普通的助焊剂有更高的黏度，它需要提供足够的黏力来保证晶片 在传输过程中及回流焊接炉中不发生移动。

　　我们之所以选择助焊剂而非锡膏，是因为超细间距的锡膏印刷会有很大的“桥连”风险；同时考虑到混合装配 工艺的兼容性，免洗型助焊剂是一个比较好的替代方案。

　　如何选择合适的助焊剂及其量的控制是该工艺的关键。不同的助焊剂的润湿能力，黏度及与其他材料的兼容性 会不一样。助焊剂量的多少会影响到焊接完成后其在基板上的残留量，而助焊剂的残留量会影响后面的底部填充 工艺及产品的长期可靠性。由于晶片与基板之间的间隙非常小，要清除晶片底下残留的助焊剂非常困难，所以， 需要选择低残留免清洗的助焊剂。

　　（l）助焊剂的黏性和应用方式

　　助焊剂是非牛顿流体，它的黏度会随环境温度、剪切应力及剪切速度而变化。黏度的国际单位为帕斯卡·秒（ Pa·s），常见的单位有泊（P）、厘泊（cP）、斯托克斯（St）、厘斯托克斯（cSt）等，它们的换算关系如表1 所示。助焊剂的应用方式一般有喷涂、针传输、利用各种阀点涂、浸蘸和刷涂、应用方式和黏度相关，一般适合 浸蘸的助焊剂的黏度在4 000～10 000 cP，I/0数多及大的晶片要求助焊剂的黏度要低些，或者这时需要特殊的 吸嘴夹持。而采用点涂或喷涂方式的助焊剂黏度较之要低，因其含固体成分的百分比要低，所以回流焊接后焊点 周围的助焊剂残留量要少。一些助焊剂的特性及应用方式如表2所示。

　　表1 黏度单位换算关系

　　表2 一些助焊剂特性及应用方式

　　（2）助焊剂的润湿能力

　　助焊剂必须有足够的润湿能力保证可焊性。不同的助焊剂润湿能力不太一样，受影响于其活性、回流焊接的环 境、焊接材料、焊盘的表面处理方式、焊接表面的氧化程度和焊接面的大小。有的助焊剂只能适合在惰性环境里 焊接，雨有些助焊剂既可以应用在空气环境中，又可以应用在惰性焊接环境中。

　　我们可以通过实验来评估助焊剂的润湿能力。将蘸有助焊剂的元件贴在氧化程度不一样的铜板上，回流焊接后 ，量测焊料在铜板上铺开的面积就可以评估不同助焊剂的润湿能力了。在铜板上焊料铺开面积越大，说明可焊性 越好。

　　不同的助焊剂，不同厚度和不同的焊盘氧化程度，润湿能力的测试如图1所示。需要注意的是：如上所述，可 焊性会受回流焊接环境和焊盘表面处理等因素的影响，此测试方法可以为我们提供一种参考。

图1 不同厚度的几种助焊剂对不同氧化程度焊盘润湿能力

　　在实际生产条件下，SnPb焊球蘸取Multicore MP200，KesterTAC23几种助焊剂，在空气回流焊接环境中获得了 比较好的焊接效果，如图2所示.

　图2 焊接效果图

　　我们来比较在氮气回流环境和空气中回流焊接的效果。同样采用SnPb元件，焊接在OSP表面处理的焊盘上，结果 是惰性回流环境中焊接效果要好，锡铅的焊接性能比无铅焊好，尤其是在无铅焊接工艺中，必须要使用氮气焊接 环境，并且控制氧气浓度在50 PPM。如图3所示。

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