元器件翘曲变形对装配良率的影响至为关键,元器件翘曲变形导致在装配之后焊点开路,其翘曲变形既有来自元件在封装过程中的变形,也有因为回流 焊接过程中的高温引起的热变形。接下来,众焱电子小编将接着《PoP装配中smt工艺的控制》一文中的内容继续讲解分析。
四、顶部元件助焊剂或锡膏量的控制
助焊剂或锡膏的厚度需要根据元件焊球尺寸来确定,保证适当且稳定均匀的厚度,使最小的焊球也能在浸蘸过程中蘸上适量的助焊剂或锡膏。smt贴片打样厂家需要考虑优先选择低残留免清洗助焊剂或锡膏,如果需要底部填充工艺的话,必须考虑助焊剂/锡膏与阻焊膜及底部填充材料的兼容性问题。
顶部元件浸蘸助焊剂还是锡膏,会有不同的考虑。锡膏装配的优点是:
1、可以一定程度地补偿元件及基板的翘曲变形;
2、无须额外工艺,可以与现有工艺很好兼容;
3、焊接后器件离板高度稍高,有利于可靠性。
但也有其缺点:
1、会放大焊球本来存在的大小的差异;
2、可供选择的这类锡膏有限,价格也贵。
浸蘸用的锡膏不同于普通印刷锡膏,其黏度为⒛Pa·s左右,比普通的锡膏低,金属颗粒直径在5~25gm左右,比普通锡膏金属颗粒细,助焊剂百分含量约20%。所以其比普通印刷锡膏稀很多,流动性非常好,适合浸蘸工艺。
粘性助焊膏装配的优点是:
1、不会放大焊球本来存在的大小差异;
2、工艺好控制,材料选择也方便。
其缺点是:
1、对一点程度的翘曲变形无补偿作用;
2、需要增加工艺。
顶部元件CSP的助焊剂浸蘸工艺与我们在之前介绍过的倒装晶片的助焊剂浸蘸工艺相似,控制重点和方法也类似。所不同的是,CSP需要浸蘸更多的助焊剂,要求助焊剂膜更厚。对于0.4mm高度的焊球,实际膜厚需要0.2mm左右,也就是相当于焊球高度的一半,实际的膜厚依赖于材料的选择。
五、回流焊接工艺的控制
首先我们面临的是对于无铅回流焊接工艺选择焊接环境的问题。在空气中焊接,特别是对于无铅工艺,增加了金属的氧化,润湿不好,焊球不能完整的塌陷。在低氧气浓度(50ppm)氮气中焊接降低了金属氧化,润湿效果好,能够形成完整的塌陷,而且表现出良好的自对中性。但0201/0402这类元件会出现立碑现象,另外,焊接成本也会增加25%~50%。
由于无铅焊接的温度较高,较薄的元件和基板(厚度可达0.3mm)在回流焊接过程中很容易热变形,需要细致的优化回流焊接温度曲线。同时,监控顶层元件表面与底层元件内部温度非常重要,既要考虑顶层元件表面温度不要过高,又要保证底层元件焊球和锡膏充分熔化形成良好的焊点(有时底层元件焊球可能是高铅材料,此时焊球可能不熔或部分熔融,锡膏则熔化冷却形成焊点)。对于多层堆叠装配,升温速度建议控制在1,5OC/s以内,防止热冲击及炉内移位或其他焊接缺陷。在保证smt焊接品质的前提下,让回流温度尽量的低,最大程度的降低热变形的可能。
C4元件在焊接过程中高度会有一定程度的降低,这可以补偿焊球高度的不一致性,但是基板焊盘要设计适当的公差,将焊接过程中的变形及不共面性一并考虑。
六、回流焊接后的检查
堆叠两层应用X-Ray来检查应该没有什么问题,只要在产品上设计适当的参照,可以轻易检查出元件是否有偏移等。但对于多层堆叠,要清楚的检查各层焊点情况实非易事,这时需要X-Ray检查仪具有分层检查的功能。
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