微電子封裝中的再流焊技術(shù)

1、微電子封裝中的再流焊技術(shù),Reflow Soldering Technology in Microelectronic Packaging,1、引言 2、再流焊技術(shù) 紅外線再流焊 紅外熱風(fēng)再流焊 通孔再流焊 激光再流焊 3、總結(jié),近幾年來，隨著電子產(chǎn)品向著小型化、輕型化、多功能化及高密度化的發(fā)展，集成電路封裝形式由雙列插裝件DIP向表面安裝件PQFP和球柵陣列封裝件BGA方向發(fā)展。,引言,雙列直插封裝（DIP）,塑料四邊扁平引腳封裝,球柵陣列封裝件（BGA）,電子組裝方式也相應(yīng)的由傳統(tǒng)的通孔插裝方式迅速向表面組裝拓展和過渡。 電子組裝過程中，通孔元件一般采用波峰焊接方式，而表面貼裝件則主要采用

2、再流焊方法如紅外再流焊、紅外熱風(fēng)對流再流焊、通孔再流焊、激光再流焊等進(jìn)行互連。,所謂再流焊就是通過加熱使預(yù)置的釬料膏或釬料凸點(diǎn)重新融化，潤濕金屬焊盤表面形成牢固連接的過程。,再流焊技術(shù),雙面再流汗工藝,紅外線再流焊技術(shù),紅外線再流焊的工作原理示意圖,優(yōu)點(diǎn)： 依靠紅外線的熱輻射現(xiàn)象，對印刷電路板，元器件和焊點(diǎn)進(jìn)行整體加熱。可精確控制再流焊的溫度曲線，設(shè)備成本適中。 缺點(diǎn)： 印刷電路板上尺寸較大，外形較高的元器件遮蔽了小型元器件的熱輻射加熱；由于元器件表面反射率及自身質(zhì)量的不同，可能產(chǎn)生很大的溫度差異。特別對于BGA封裝，由于整個焊球都被集成元件覆蓋，因此單純的紅外線加熱會造成芯都和邊角加熱不均勻

3、。,特點(diǎn),主要工作原理是: 在設(shè)備的隧道式爐膛內(nèi)，通電的陶瓷發(fā)熱板輻射出紅外線，熱風(fēng)機(jī)使熱空氣對流均勻，讓焊接對象隨著傳動鏈機(jī)構(gòu)勻速地進(jìn)入至爐堂在爐膛內(nèi)的預(yù)熱區(qū)，焊接對象在100-160下均勻預(yù)熱約3min，除去焊錫膏中的低沸點(diǎn)溶劑，在爐膛內(nèi)的加熱區(qū)，預(yù)先用絲網(wǎng)漏印法漏印在印制板焊盤上的膏狀焊料在高于焊料合金熔點(diǎn)20-50 的熱空氣中再次熔融，浸潤焊接面，時(shí)間大約30s；WT當(dāng)焊接對象從爐堂內(nèi)的冷卻區(qū)通過并使焊料冷卻凝固以后，全部焊點(diǎn)同時(shí)完成焊接。,紅外熱風(fēng)再流焊,入口,預(yù) 熱,焊接,入口,預(yù) 熱,冷卻,紅外熱風(fēng)再流焊機(jī)示意圖,1、強(qiáng)制熱風(fēng)與紅外混合加熱。紅外加熱器將強(qiáng)行輸入的空氣加熱，熱氣和

4、紅外輻射共同對工件均勻加熱，避免單純紅外加熱的陰影效應(yīng)，克服了純熱風(fēng)加熱能耗過大，使加熱效率既高又均勻。 2、工件盤為抽屜式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了靜止?fàn)顟B(tài)下的焊接，避免了履帶傳動式焊接的顫動，防止了精細(xì)窄間距的元件在焊接過程中的跑偏。 3、采用國際標(biāo)準(zhǔn)的工藝溫度特性曲線，爐內(nèi)溫度隨時(shí)間升溫、預(yù)熱、再升溫、焊接和冷卻自動流暢進(jìn)行，避免溫區(qū)式再流焊爐的溫度跳變現(xiàn)象。,紅外熱風(fēng)再流焊的特點(diǎn),4、在以生產(chǎn)為主的前提下，具有非常有效的返修功能。傳統(tǒng)的再流焊爐只有單純的焊接功能，當(dāng)需要返修時(shí)，需配置專用返修設(shè)備或工具，本機(jī)獨(dú)有的焊接兼返修設(shè)計(jì)既防止了資源的浪費(fèi)，減少了資金的投入，又節(jié)省了工作空間。 5、整個工藝過程

5、自動完成，使用簡單，還可在數(shù)分鐘內(nèi)掌握操作。,通孔再流焊THR，又稱穿孔再流焊PIHR。該技術(shù)原理是在印制板完成貼片后，使用一種安裝有許多針管的特殊模板，調(diào)整模板位置使針管與插裝元件的過孔焊盤對齊，使用刮刀將模板上的焊膏漏印到焊盤上，然后安裝插裝元件，最后插裝元件同時(shí)通過再流焊完成焊接。,通孔再流焊,通孔再流焊過程示意圖,1、首先，減少了波峰焊及手工補(bǔ)焊的工序，提高了效率。 2、增加了印制電路板電路的設(shè)計(jì)布局和空間，擴(kuò)大了工藝設(shè)計(jì)窗口，提高了產(chǎn)品的可靠性。 3、減少了橋接的可能性，提高了一次通過率。,特點(diǎn)：,典型激光光斑直徑為0.0250.1mm，瞬間的局部高強(qiáng)度加熱對焊點(diǎn)周圍及熱敏元件的影響

6、極小，從而提高了器件的可靠性。特別是對于不能經(jīng)受整體高溫再流焊的元件（如熱敏元件以及新開發(fā)出的帶引腳的液晶顯示元件等），激光再流焊更具有無比的優(yōu)越性。激光再流焊時(shí)，每一個焊點(diǎn)的形成只需要0.050.30s ，顯著減少了金屬間化合物可能形成的時(shí)間，有效地抑制了焊點(diǎn)的脆化，還可防止電路板的翹曲，這在一般的再流焊過程中是很難辦到的。,激光再流焊,半導(dǎo)體激光釬焊機(jī),（1）激光器的束寬若調(diào)整不當(dāng)，則焊點(diǎn)鄰近的元件有被損傷的可能。（2） 當(dāng)輸入的激光能量不當(dāng)時(shí)，有可能造成基板的損壞。（3）激光再流焊必須對焊點(diǎn)逐個進(jìn)行焊接，其生產(chǎn)效率趕不上紅外再流焊、氣相再流焊等批量再流焊方法。（4）激光再流焊的成本很高，現(xiàn)代的激光再流焊系統(tǒng)都采用微機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與監(jiān)控，使其價(jià)格更加昂貴。,激光再流焊尚待解決的問題,總結(jié),紅外再流焊和熱風(fēng)對流再流焊由于適合大批量生產(chǎn)仍然在電子封裝與組裝中占有重要地位；而激光再流焊因其可局部加熱，對熱敏感元件沒有熱沖擊的優(yōu)點(diǎn)而逐漸被人們所矚目。隨著機(jī)器人技術(shù)、光