封裝過(guò)程出現(xiàn)虛焊的原因以及解決方法

虛焊通常是因?yàn)樵诤附訒r(shí)未能形成有效形成金屬間化合物層(IMC)，導(dǎo)致元件和基板界面連接處出現(xiàn)不致密的連接。從外觀(guān)看很難看出是否形成有效焊接。而從微觀(guān)結(jié)構(gòu)上會(huì)看到連接處并不緊密。帶來(lái)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(shí)長(zhǎng)的影響，虛焊的影響會(huì)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(dāng)。在印刷錫膏的時(shí)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(kāi)孔大小和厚度，錫膏粘度，印刷角度等。另外一個(gè)重要原因是焊接元件表面氧化或存在雜質(zhì)會(huì)造成焊接表面可焊性降低，電阻增大，并導(dǎo)致虛焊（圖1)。此外溫度，濕度，焊接時(shí)間也會(huì)導(dǎo)致虛焊。例如焊接的溫度和時(shí)間不足會(huì)影響錫的擴(kuò)散率，因此焊接溫度低和保溫時(shí)間短都不利于IMC的生成（圖2）。作業(yè)環(huán)境過(guò)于潮濕影響了錫膏的性能，以及印刷錫膏時(shí)平臺(tái)不穩(wěn)定出現(xiàn)晃動(dòng)都會(huì)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(shí)現(xiàn)冶金連接

圖2: 錫膏量不足導(dǎo)致未能實(shí)現(xiàn)冶金連接

2.虛焊解決方法

l印刷時(shí)檢查鋼網(wǎng)上的錫膏量：當(dāng)鋼網(wǎng)上的錫膏量少于三分之一時(shí)需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。

l避免過(guò)長(zhǎng)的錫膏停留時(shí)間: 錫膏長(zhǎng)時(shí)間停留會(huì)發(fā)干并影響焊接性能，建議錫膏連續(xù)印刷時(shí)間不超過(guò)8小時(shí)。在印刷完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回流加熱。錫膏停留時(shí)間最好不超過(guò)4小時(shí)。

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(pán)上。一般刮板的速度為25mm/s，可根據(jù)鋼網(wǎng)開(kāi)孔大小和錫膏類(lèi)型進(jìn)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(guò)監(jiān)控環(huán)境狀況可以確保錫膏質(zhì)量穩(wěn)定。

l及時(shí)發(fā)現(xiàn)元件氧化和有機(jī)物污染能夠避免焊接時(shí)錫膏潤(rùn)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(duì)氧化層和污染物進(jìn)行處理，但是由于元件體積小并不好實(shí)施。

審核編輯：劉清