μBGA、CSP在回流焊接中冷焊率較高的原因-深圳市福英達(dá)
μBGA、CSP在回流焊接中冷焊率較高的原因
在回流焊接過(guò)程中，對(duì)于密腳（間距≤0.5mm）的μBGA、CSP封裝芯片來(lái)說(shuō)，由于焊接部位的隱蔽性，熱量向焊球焊點(diǎn)部位傳遞困難，存在冷焊發(fā)生率較高的風(fēng)險(xiǎn)。在相同的峰值溫度和回流時(shí)間條件下，與其他熱空氣中焊點(diǎn)暴露性好的元器件相比，μBGA、CSP焊球焊點(diǎn)獲得的熱量明顯不足。這就使得一些μBGA、CSP底部焊球的溫度難以達(dá)到潤(rùn)濕溫度，從而引發(fā)了冷焊問(wèn)題。
圖1.CSP(芯片級(jí)封裝）回流焊接的傳熱途徑
冷焊是指在焊接中焊料與基體金屬之間沒(méi)有達(dá)到最低要求的潤(rùn)濕溫度，或者局部發(fā)生了潤(rùn)濕，但冶金反應(yīng)不完全而導(dǎo)致的現(xiàn)象。冷焊會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)的質(zhì)量下降，進(jìn)而影響到元器件的可靠性和性能。
那么，如何降低μBGA、CSP在熱風(fēng)回流焊接中的冷焊率呢？根據(jù)冷焊產(chǎn)生的原因，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：
回流曲線是指在回流過(guò)程中溫度隨時(shí)間變化的曲線，它反映了元器件和PCB受熱情況。為了使μBGA、CSP底部焊球能夠充分加熱和潤(rùn)濕，需要增加回流曲線中的峰值溫度和保溫時(shí)間。峰值溫度應(yīng)高于焊料球的液相線溫度至少20℃，保溫時(shí)間應(yīng)保證焊料球能夠完全融化并與焊盤(pán)形成良好的界面。同時(shí)，也要注意避免過(guò)高的峰值溫度和過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間造成元器件或PCB過(guò)熱損壞。
改進(jìn)回流焊接熱量的供給方式，如采用“紅外+強(qiáng)制對(duì)流”加熱。使用紅外線作為主要的加熱源達(dá)到最佳的熱傳導(dǎo)，并且抓住對(duì)流的均衡特性以減小元器件與PCB之間的溫度差距。
封裝體結(jié)構(gòu)對(duì)于μBGA、CSP底部焊球加熱有重要影響。一般來(lái)說(shuō)，封裝體越薄越小，其對(duì)焊球加熱的阻礙越小。因此，可以通過(guò)減小封裝體厚度和面積來(lái)提高焊球加熱效率。另外，也可以在封裝體內(nèi)部增加金屬層或其他導(dǎo)熱材料來(lái)增強(qiáng)封裝體內(nèi)部的導(dǎo)熱性能。
焊料球是μBGA、CSP與PCB連接的關(guān)鍵部分，其材料和直徑對(duì)于冷焊問(wèn)題有直接影響。一般來(lái)說(shuō)，焊料球的材料應(yīng)與PCB上的焊盤(pán)材料相匹配，以保證良好的潤(rùn)濕性能。焊料球的直徑應(yīng)根據(jù)封裝體的密腳程度和PCB上的焊盤(pán)尺寸合理選擇，以避免過(guò)大或過(guò)小造成的焊點(diǎn)缺陷。此外，焊料球的表面應(yīng)保持清潔和光滑，以減少氧化和污染的影響。
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