3.4.2 CCGA器件回流焊接
回流曲線采用RSS方式,主要目的是為了讓PCB表面所有大面積地覆銅與小面積銅箔的焊盤以及CCGA器件在進入回流區(qū)域前保持相同的溫度,以獲得回流時的最佳焊接效果。在進行回流前,先完成PCB組件的測溫,測溫過程中熱電偶分布如圖14所示。熱電偶3用于監(jiān)測PCB表面的溫度,熱電偶2用于測試CCGA芯片上表面的溫度,熱電偶1安放在芯片底部中央,可較為真實的反映元器件底部中央的溫度分布。
實際測溫和回流過程中均使用氮氣進行保護,在綜合考慮溫度設置和鏈速的前提下,最終測溫結果見圖15。預熱階段結束溫度必須低于焊料熔點溫度(183°C),在110°C左右,預熱區(qū)一般占整個加熱通道長度的25-33%,升溫速率在0.5-2.5°C/s;活化區(qū)一般占加熱通道的33-50%,普遍的活性溫度范圍是120-150°C,升溫速率在0.5-0.6°C/s;回流區(qū)的作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度,有鉛焊接典型的峰值溫度范圍是205-230℃,時間約為30-90S。在回流區(qū)內,液態(tài)奸料內部的原子與元器件引腳和PCB焊盤之間進行反應并生成適當厚度的IMC層,保證結合強度及電氣連接。
3.5試驗結果及分析
3.5.1可視焊點常規(guī)檢驗
使用帶有斜視功能的檢測系統(tǒng)對完成焊接的CCGA周邊外圍焊柱焊接情況進行檢查,圖16是Pb80/Sn20高鉛柱焊接后的光學檢查照片,從圖中可以看出,焊錫對銅帶纏繞的Pb80/Sn20髙鉛柱沿圓周方向100%環(huán)繞,滿足檢測標準要求,且焊錫在高鉛柱表面潤濕良好、焊料適中;可視范圍內未發(fā)現高鉛柱彎曲,全部高鉛柱未發(fā)生傾斜且全部位于焊盤中央,這得益于貼裝前的校形處理;焊錫在高鉛柱表面爬錫良好。
3.5.2隱藏焊點X-RAY檢查
3.5.3金相切片及SEM
在試驗過程中,也發(fā)現了部分焊點存在局部輕微裂紋存在,如圖24所示(感覺應為圖25)。這些輕微裂紋均出現在銅纏帶與焊料的結合處(焊料與焊盤之間未發(fā)現裂紋),裂紋沒有向內部萌生的跡象,初步分析認為:Pb80/Sn20鉛柱外面的銅纏帶局部可焊性不好(可能是來料時,銅纏帶端面位置已氧化),雖然在焊接前采取了一定的工藝手段進行了高鉛柱端面的去氧化處理,但對于側向的銅纏帶的氧化層的去除具有一定的工藝局限性,目前行業(yè)上比較常用的辦法是使用微細金屬毛刷進行氧化層去除,但這種微細毛刷對氧化層的去除能力以及是否對鉛柱質量造成影響,仍需開展一定的工藝試驗驗證。需要指出的是,這種局部輕微裂紋發(fā)生在銅纏帶與焊料的結合處,并非參與焊接的主體(高鉛柱與PCB焊盤),因此對焊接質量影響不大。
4結束語
CCGA封裝器件在高可靠產品中大量選用,其特殊的封裝結構形成帶來了在組裝過程中需要關注的工藝要點較多(例如焊柱斷面氧化、共面度、引腳歪斜、曲線設計等),若這些工藝性問題處理不當則可能影響產品最終的可靠性。本文針對上述需求開展了CCGA封裝器件髙可靠性組裝工藝研宄工作,從全流程角度詳細論述了CCGA器件的組裝過程和工藝方法,同時與工業(yè)和信息化部第五研宄所可靠性研宂分析中心合作開展了焊接后器件的環(huán)境應力試驗與分析工作。
從工藝研究試驗結果分析看,CCGA器件(Pb80/Sn20)焊接后,焊料與PCB焊盤及焊柱間潤濕良好,未見明顯潤濕角偏大的現象,焊料與焊盤間形成的合金層均勻連續(xù),厚度在0.5μm-3.0μm之間,均勻處約在lum左右,從形貌上看,基本以Cu6Sn5的典型扇貝狀形貌呈現,均未見明顯的Cu3Sn形成;焊柱與器件焊盤成形的合金層連續(xù),少量焊點合金層厚度較厚,但大部分焊點的均勻處厚度在1um-3.0ym左右,說明焊接工藝(溫度、時間)較為適宜,CCGA器件焊接工藝良好、穩(wěn)定。
(完)
本號文章來源于公眾號高可靠電子裝聯(lián)技術
長按二維碼識別關注我們
免責聲明:本文內容由21ic獲得授權后發(fā)布,版權歸原作者所有,本平臺僅提供信息存儲服務。文章僅代表作者個人觀點,不代表本平臺立場,如有問題,請聯(lián)系我們,謝謝!