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，但冶金反應不完全而導致的現(xiàn)象。冷焊會導致焊點的質(zhì)量下降，進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行改進：

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。峰值溫度應高于焊料球的液相線溫度至少20℃，保溫時間應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+強制對流”加熱

改進回流焊接熱量的供給方式，如采用“紅外+強制對流”加熱。使用紅外線作為主要的加熱源達到最佳的熱傳導，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熱材料來增強封裝體內(nèi)部的導熱性能。

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，焊料球的表面應保持清潔和光滑，以減少氧化和污染的影響。