宇航产品CCGA封装器件高可靠组装工艺研究及进展（二）

３．４．２ ＣＣＧＡ器件回流焊接

回流曲线采用ＲＳＳ方式，主要目的是为了让ＰＣＢ表面所有大面积地覆铜与小面积铜箔的焊盘以及ＣＣＧＡ器件在进入回流区域前保持相同的温度，以获得回流时的最佳焊接效果。在进行回流前，先完成ＰＣＢ组件的测温，测温过程中热电偶分布如图１４所示。热电偶３用于监测ＰＣＢ表面的温度，热电偶２用于测试ＣＣＧＡ芯片上表面的温度，热电偶１安放在芯片底部中央，可较为真实的反映元器件底部中央的温度分布。

实际测温和回流过程中均使用氮气进行保护，在综合考虑温度设置和链速的前提下，最终测温结果见图１５。预热阶段结束温度必须低于焊料熔点温度（１８３°Ｃ），在１１０°Ｃ左右，预热区一般占整个加热通道长度的２５－３３％，升温速率在０．５-２．５°Ｃ／ｓ；活化区一般占加热通道的３３-５０％，普遍的活性温度范围是１２０－１５０°Ｃ，升温速率在０.５-０.６°Ｃ／ｓ；回流区的作用是将ＰＣＢ装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度，有铅焊接典型的峰值温度范围是２０５－２３0℃，时间约为３０－９０Ｓ。在回流区内，液态奸料内部的原子与元器件引脚和ＰＣＢ焊盘之间进行反应并生成适当厚度的ＩＭＣ层，保证结合强度及电气连接。

３．5试验结果及分析

３．5．１可视焊点常规检验

使用带有斜视功能的检测系统对完成焊接的ＣＣＧＡ周边外围焊柱焊接情况进行检查，图１６是Ｐｂ８０／Ｓｎ２０高铅柱焊接后的光学检查照片，从图中可以看出，焊锡对铜带缠绕的Ｐｂ８０／Ｓｎ２０髙铅柱沿圆周方向１００％环绕，满足检测标准要求，且焊锡在高铅柱表面润湿良好、焊料适中；可视范围内未发现高铅柱弯曲，全部高铅柱未发生倾斜且全部位于焊盘中央，这得益于贴装前的校形处理；焊锡在高铅柱表面爬锡良好。

３.5.２隐藏焊点Ｘ－ＲＡＹ检查

３.5.３金相切片及ＳＥＭ

在试验过程中，也发现了部分焊点存在局部轻微裂纹存在，如图２４所示（感觉应为图25）。这些轻微裂纹均出现在铜缠带与焊料的结合处（焊料与焊盘之间未发现裂纹），裂纹没有向内部萌生的迹象，初步分析认为：Ｐｂ８０／Ｓｎ２０铅柱外面的铜缠带局部可焊性不好（可能是来料时，铜缠带端面位置已氧化），虽然在焊接前采取了一定的工艺手段进行了高铅柱端面的去氧化处理，但对于侧向的铜缠带的氧化层的去除具有一定的工艺局限性，目前行业上比较常用的办法是使用微细金属毛刷进行氧化层去除，但这种微细毛刷对氧化层的去除能力以及是否对铅柱质量造成影响，仍需开展一定的工艺试验验证。需要指出的是，这种局部轻微裂纹发生在铜缠带与焊料的结合处，并非参与焊接的主体（高铅柱与ＰＣＢ焊盘），因此对焊接质量影响不大。

４结束语

ＣＣＧＡ封装器件在高可靠产品中大量选用，其特殊的封装结构形成带来了在组装过程中需要关注的工艺要点较多（例如焊柱断面氧化、共面度、引脚歪斜、曲线设计等），若这些工艺性问题处理不当则可能影响产品最终的可靠性。本文针对上述需求开展了ＣＣＧＡ封装器件髙可靠性组装工艺研宄工作，从全流程角度详细论述了ＣＣＧＡ器件的组装过程和工艺方法，同时与工业和信息化部第五研宄所可靠性研宂分析中心合作开展了焊接后器件的环境应力试验与分析工作。

从工艺研究试验结果分析看，ＣＣＧＡ器件（Ｐｂ８０／Ｓｎ２０）焊接后，焊料与ＰＣＢ焊盘及焊柱间润湿良好，未见明显润湿角偏大的现象，焊料与焊盘间形成的合金层均匀连续，厚度在０．５μm－３．０μm之间，均匀处约在ｌｕｍ左右，从形貌上看，基本以Ｃｕ6Ｓｎ5的典型扇贝状形貌呈现，均未见明显的Ｃu3Ｓｎ形成；焊柱与器件焊盘成形的合金层连续，少量焊点合金层厚度较厚，但大部分焊点的均匀处厚度在１ｕｍ－３．０ｙｍ左右，说明焊接工艺（温度、时间）较为适宜，ＣＣＧＡ器件焊接工艺良好、稳定。

(完)

本号文章来源于公众号高可靠电子装联技术