封裝過程出現(xiàn)虛焊的原因以及解決方法
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封裝過程出現(xiàn)虛焊的原因以及解決方法
虛焊通常是因為在焊接時未能形成有效形成金屬間化合物層(IMC)，導致元件和基板界面連接處出現(xiàn)不致密的連接。從外觀看很難看出是否形成有效焊接。而從微觀結構上會看到連接處并不緊密。帶來的后果是電氣連接不穩(wěn)定而出現(xiàn)斷路等現(xiàn)象，隨著外部環(huán)境和工作時長的影響，虛焊的影響會愈發(fā)明顯。
1. 虛焊的原因
虛焊出現(xiàn)的主要原因是焊錫的使用不妥當。在印刷錫膏的時候所使用的錫膏量太少，從而未能使元件和基板形成有效焊接。而影響印刷錫膏量的因素又有很多。包括印刷速度和壓力，鋼網(wǎng)開孔大小和厚度，錫膏粘度，印刷角度等。另外一個重要原因是焊接元件表面氧化或存在雜質(zhì)會造成焊接表面可焊性降低，電阻增大，并導致虛焊（圖1)。此外溫度，濕度，焊接時間也會導致虛焊。例如焊接的溫度和時間不足會影響錫的擴散率，因此焊接溫度低和保溫時間短都不利于IMC的生成（圖2）。作業(yè)環(huán)境過于潮濕影響了錫膏的性能，以及印刷錫膏時平臺不穩(wěn)定出現(xiàn)晃動都會影響焊接的效果從而出現(xiàn)虛焊。
圖1: 焊料由于不可焊層的影響而未能實現(xiàn)冶金連接
圖2: 錫膏量不足導致未能實現(xiàn)冶金連接
2. 虛焊解決方法
l 印刷時檢查鋼網(wǎng)上的錫膏量：當鋼網(wǎng)上的錫膏量少于三分之一時需要及時進行補充。
l 避免過長的錫膏停留時間: 錫膏長時間停留會發(fā)干并影響焊接性能，建議錫膏連續(xù)印刷時間不超過8小時。在印刷完成后應及時進行回流加熱。錫膏停留時間最好不超過4小時。
l 保持較慢的印刷速度: 控制印刷速度可以使錫膏均勻且充分的覆蓋在焊盤上。一般刮板的速度為25mm/s，可根據(jù)鋼網(wǎng)開孔大小和錫膏類型進行調(diào)整。
l 錫膏最適宜的環(huán)境溫度的濕度約為20-25℃和40-50%RH。通過監(jiān)控環(huán)境狀況可以確保錫膏質(zhì)量穩(wěn)定。
l 及時發(fā)現(xiàn)元件氧化和有機物污染能夠避免焊接時錫膏潤濕不良。一種方法是放棄使用已氧化的元件。另一種方法是使用刀刮或微酸對氧化層和污染物進行處理，但是由于元件體積小并不好實施。
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