倒装晶片的组装的回流焊接工艺

文章摘要：在回流焊接炉中，倒装晶片和其他元件要被焊接在基板上。在此过程中，如果加热的温度太高，或者时间太长 ，助焊剂便会在润湿整个焊接面之前挥发或分解完，造成润湿不良或其他焊接缺陷。另外，在复杂的混合装配中 ，大的元件比小的元件温度要低，造成每个焊点温度的不均匀。元件焊球的不共面性在此也应受到关注。锡铅共 晶材料的焊球如果蘸取助焊剂的量恰当，即使其只是刚好接触到焊盘，在回流焊接过程中也会与焊盘焊接良好。 由于焊球大小的差异，假设基板平整没有变形，则只有3个最大的焊球接触到焊盘。实际情况是基板不会完全平 整，可能并不是3个较大的焊球接触焊接面。我们注意到，在焊接过程中，由于焊球的“坍塌”，非常显著地降 低

倒装晶片的组装的回流焊接工艺,标签：pcb培训,pcb是什么,pcb软件,http://www.88dzw.com

　　在回流焊接炉中，倒装晶片和其他元件要被焊接在基板上。在此过程中，如果加热的温度太高，或者时间太长 ，助焊剂便会在润湿整个焊接面之前挥发或分解完，造成润湿不良或其他焊接缺陷。另外，在复杂的混合装配中 ，大的元件比小的元件温度要低，造成每个焊点温度的不均匀。元件焊球的不共面性在此也应受到关注。锡铅共 晶材料的焊球如果蘸取助焊剂的量恰当，即使其只是刚好接触到焊盘，在回流焊接过程中也会与焊盘焊接良好。 由于焊球大小的差异，假设基板平整没有变形，则只有3个最大的焊球接触到焊盘。实际情况是基板不会完全平 整，可能并不是3个较大的焊球接触焊接面。我们注意到，在焊接过程中，由于焊球的“坍塌”，非常显著地降 低了基板焊盘与元件之间的距离。正是因为这种“坍塌”，使得那些原本没有和焊盘接触的焊球也在此过程中焊 接完好，如图1和图2所示。但是那些太小的焊球尽管有这种补偿作用仍然会存在接触问题，引起电气开路。在回 流炉中，焊点形成完整的坍塌连接是关键。

                             
　    　图1 焊接之前                                                                                                             图2 焊接之后

　　(1)回流环境的考虑

　　在空气中回流焊接，形成电气连接并非难事。ˉ但我们仔细检查会发现一些非常显著的焊接缺陷。一些焊盘只 是部分的润湿，很少焊点会形成完整的“坍塌”连接，甚至可以发现有些元件可能轻微的歪斜。对于无铅焊接而 言，问题更严重。

　　倒装晶片在氮气中回流焊接有许多优点。在较低氧气浓度下回流焊接，条件比较宽松，可以获得很好的焊接良 率。由于减少了氧化，可以获得更好的润湿效果，同时工艺窗口也较宽。在氮气回流环境中熔融的焊料表面张力 较大，元件具有很好的自对中性，可控坍塌连接会更完整，焊接良率也会较高。对于无铅焊接工艺，特别是当基 板焊盘的表面处理方式是OSP时，推荐使用氮气，控制回流炉内氧气浓度在50 ppm左右。但是氮气的使用会导致 成本增加25％～50％。需要在良率和成本之间考虑平衡。如果在此情况下要考虑应用空气回流焊接，则推荐使用 DR（Direct－Ramp）形态的焊接温度曲线。另外，一些小的元器件，如0201／0402在氮气中回流焊接会产生较多 的立碑缺陷，这些都是需要我们综合考虑的。

　　（2）回流焊接温度曲线设置

　　对于混合装配，在同一产品上既有助焊剂装配又有锡膏装配，所以焊接温度曲线需要仔细的优化。主要从这几 个方面进行优化设置：升温的速度、助焊剂活化温度和时间、液相以上时间，以及回流最高温度和冷却速度。一 般来说，锡膏或助焊剂会针对以上参数推荐一个范围给使用者，但这个范围比较粗糙，由于我们工厂的产品千差 万别，没有一个所谓通用的“标准”焊接温度曲线，需要对不同的产品进行优化。优化参考的标准是焊接完成后 ，焊接不良率要最低，产品无明显的翘曲变形，外观没有因温度而造成的损伤，焊点形成完整并且足够的焊接强 度，焊点光亮无氧化。对于一些复杂的装配，电路板上既有小的倒装晶片，又有较大的元件，如BGA或连接插座 等，由于热容的差异，如果不仔细地优化炉温设置，有时板上的温度差会高达15～20°C，造成基板严重翘曲变 形，焊点因为应力而开裂。基板的翘曲变形对倒装晶片的装配良率影响明显，综合元件焊球大小的差异，其影响 有时非常显著。

[1] [2]  下一页