μBGA、CSP在回流焊接中冷焊率較高的原因

在回流焊接過程中，對于密腳（間距≤0.5mm）的μBGA、CSP封裝芯片來說，由于焊接部位的隱蔽性，熱量向焊球焊點部位傳遞困難，存在冷焊發(fā)生率較高的風(fēng)險。在相同的峰值溫度和回流時間條件下，與其他熱空氣中焊點暴露性好的元器件相比，μBGA、CSP焊球焊點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)到潤濕溫度，從而引發(fā)了冷焊問題。

圖1.CSP(芯片級封裝）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有達(dá)到最低要求的潤濕溫度，或者局部發(fā)生了潤濕，但冶金反應(yīng)不完全而導(dǎo)致的現(xiàn)象。冷焊會導(dǎo)致焊點的質(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，可以從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)：

優(yōu)化回流曲線

回流曲線是指在回流過程中溫度隨時間變化的曲線，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濕，需要增加回流曲線中的峰值溫度和保溫時間。峰值溫度應(yīng)高于焊料球的液相線溫度至少20℃，保溫時間應(yīng)保證焊料球能夠完全融化并與焊盤形成良好的界面。同時，也要注意避免過高的峰值溫度和過長的保溫時間造成元器件或PCB過熱損壞。

采用“紅外+強(qiáng)制對流”加熱

改進(jìn)回流焊接熱量的供給方式，如采用“紅外+強(qiáng)制對流”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)，并且抓住對流的均衡特性以減小元器件與PCB之間的溫度差距。

改善封裝體結(jié)構(gòu)

封裝體結(jié)構(gòu)對于μBGA、CSP底部焊球加熱有重要影響。一般來說，封裝體越薄越小，其對焊球加熱的阻礙越小。因此，可以通過減小封裝體厚度和面積來提高焊球加熱效率。另外，也可以在封裝體內(nèi)部增加金屬層或其他導(dǎo)熱材料來增強(qiáng)封裝體內(nèi)部的導(dǎo)熱性能。

選擇合適的焊料球

焊料球是μBGA、CSP與PCB連接的關(guān)鍵部分，其材料和直徑對于冷焊問題有直接影響。一般來說，焊料球的材料應(yīng)與PCB上的焊盤材料相匹配，以保證良好的潤濕性能。焊料球的直徑應(yīng)根據(jù)封裝體的密腳程度和PCB上的焊盤尺寸合理選擇，以避免過大或過小造成的焊點缺陷。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。