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SIP、LGA面臨空洞錫膏德有效控制方法-東莞市大為新材料技術(shù)有限公司
在SIP、LGA焊接領(lǐng)域，空洞一直是困擾我們的一大痛點(diǎn)。
隨著當(dāng)今電子產(chǎn)品的發(fā)展對(duì)降低SIP、LGA焊點(diǎn)空洞要求越來(lái)越高，因?yàn)榭斩吹某霈F(xiàn)不僅影響散熱表現(xiàn)，還影響到焊點(diǎn)的強(qiáng)度、延展性、蠕變和疲勞壽命等機(jī)械性能，那么降低其空洞率就更顯重要。
在現(xiàn)有SMT工藝條件下，我們已知的傳統(tǒng)的降低空洞方法有很多，諸如優(yōu)化網(wǎng)板開(kāi)孔設(shè)計(jì)、調(diào)整回流曲線，但在實(shí)際應(yīng)用中都受到了一定的限制和瓶頸，使效果不令人滿意，如圖1所示；另外甚至采用真空回流爐，又增添了設(shè)備投入成本，在大部分SMT工廠是難以實(shí)行的。
今天就給大家分享一種適合當(dāng)前工藝的降低SIP、LGA空洞的方法，簡(jiǎn)單可行效果佳：
首先我們?cè)倩仡櫹驴斩串a(chǎn)生機(jī)理：在SMT焊接過(guò)程中，助焊反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氣體，氣體在熔融的焊料中逐漸匯聚形成大小不一的氣泡，當(dāng)冷卻固化后，氣泡滯留在焊點(diǎn)內(nèi)沒(méi)有排出，就形成了空洞。
進(jìn)而分析QFN/LGA元件與PCB的排氣間隙，由于元件與PCB焊盤(pán)之間填充的錫膏，出氣路徑幾乎喪失，不像分立元件或QFP和BGA有充裕的排氣空間，這就又加劇了氣體排出的難度。
通過(guò)對(duì)空洞產(chǎn)生機(jī)理分析我們可知，氣體的排出路徑不暢是導(dǎo)致空洞的重要因素，那么我們可以推論，如果尋找一個(gè)空間將助焊反應(yīng)的氣體最大限度地排出是可以降低空洞率的。如何最大限度地排出助焊劑反應(yīng)氣體？我們的方案是 --- 分步焊錫涂敷回流，思路如下，見(jiàn)圖4：
工藝流程圖及具體應(yīng)用如下，見(jiàn)圖5：（以10x10mm/100-pin LGA為例）
此10x10mm/100-pin LGA在改善前用普通SMT工藝下空洞率為25-30%，客戶希望降低到15%以下。我們通過(guò)采用此方案并做對(duì)比，改善前后數(shù)據(jù)如下，參見(jiàn)圖6：
然后我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析其改善效果，可見(jiàn)有明顯改善，空洞率均值由31%下降到8.4%。方差也明顯縮小，證明此方案效果穩(wěn)定可靠
圖7 圖8
總結(jié)起來(lái)，對(duì)于空洞現(xiàn)成機(jī)理并結(jié)合SIP、LGA元件的焊接工藝特點(diǎn)，從擴(kuò)展助焊產(chǎn)生氣體的釋放路徑的方向入手，采取分階段印刷-回流方法的思路，有效地降低空洞率達(dá)75%左右，并且表現(xiàn)穩(wěn)定。雖然表面上看增加了一道印刷回流工序，但是對(duì)于對(duì)空洞要求甚高，追求產(chǎn)品可靠性的客戶來(lái)講，無(wú)疑是最經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、便捷、實(shí)用的方案。
作為一家國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)和科創(chuàng)型企業(yè)，東莞市大為新材料技術(shù)有限公司在MiniLED錫膏、LED倒裝固晶錫膏、系統(tǒng)級(jí)SIP封裝錫膏、MEMS微機(jī)電系統(tǒng)錫膏、激光錫膏、Mini/SIP水洗型焊錫膏等領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。我們致力于為微細(xì)間距焊接行業(yè)提供高質(zhì)量的錫膏焊接方案，并與國(guó)家有色金屬研究院、廣州第五研究所長(zhǎng)期合作。我們的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)由化學(xué)博士和高分子材料專家組成，在電子焊料領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了多元產(chǎn)品，適用于多個(gè)領(lǐng)域。
圖 | 大為錫膏·研發(fā)團(tuán)隊(duì)
錫膏粒徑：4號(hào)粉錫膏（20-38μm）、5號(hào)粉錫膏（15-25μm）、6號(hào)粉錫膏（5-15μm）、7號(hào)粉錫膏（2-11μm）、8號(hào)粉錫膏（2-8μm）
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