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1、焊接 2002(6)·5·专题综述微电子封装与组装中的再流焊技术研究进展哈尔滨工业大学(150001)田艳红 王春青摘要 先进电子封装器件的出现推动了再流焊方法和设备的研究。简要介绍了集成电路器件封装的发展,并对正在普遍应用的几种再流焊方法进行了介绍和评述。着重阐述了一种极具潜力的再流焊方法———激光再流焊。关键词: 电子封装 再流焊 激光再流焊RESEARCHSTATUSOFREFLOWSOLDERINGTECHNOLOGYINMICROELECTRONICPACKAGINGANDASSEMBLYHarbinInstituteofTechnologyTianYanhon
2、g,WangChunqingAbstractDevelopmentofadvancedelectronicpackagedevicespromotedthestudyonthereflowsoldering.Inthispaper,developmentofelectronicpackageswasdescribedbrieflyfirst,thenthemostpopularreflowsolderingmethodswerediscussed.Apotentialreflowmethod-laserreflowsolderingwasexpatiatedindetai
3、l.Keywords:electronicpackage,reflowsoldering,laserreflowsoldering双列插装件DIP(Dual-in-LinePackage)向表面安装0 前 言件PQFP(PlasticQuadFlatPackage)和球栅阵列封装件近几年来,随着电子产品向着小型化、轻型化、多BGA(BallGridArray)方向发展,图1为不同的电子封功能化及高密度化的发展,集成电路器件封装形式由装器件的形式。电子组装方式也相应的由传统的通孔[1]图1 几种典型的电子封装形式插装方式迅速向表面组装拓展和过渡。1 再流焊方法比较电子组装
4、过程中,通孔元件一般采用波峰焊接方法,而表面贴装件则主要采用再流焊方法如红外再流所谓的再流焊(Reflowsoldering)就是通过加热使焊、热风对流再流焊、热板传导再流焊和激光再流焊等预置的钎料膏或钎料凸点重新熔化即再次流动,润湿进行互连。本文着重对适合于表面组装的再流焊方法金属焊盘表面形成牢固连接的过程。BGA元件的再流和设备进行阐述。焊工序见图2。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·6·焊接 2002(6)常用的再流焊热源有红外辐射、热风、热板传导再流焊和红外再流焊,各种再
5、流焊方法的优缺点见和激光等,工业上应用比较成熟的再流焊方法为热风表1。图2BGA元件的再流焊过程[2]表1 各种再流焊方法优缺点比较再流焊方法优 点缺 点 印刷电路板上尺寸较大,外形较高的元器件遮蔽了小型元器件 依靠红外线的热辐射现象,对印刷电路的热辐射加热;由于元器件表面反射率及自身质量的不同,可能产红外板,元器件和焊接点进行整体加热。可精确生很大的温度差异。特别对于BGA封装,由于整个焊球都被集成控制再流焊温度曲线,主要设备成本适中。元件覆盖,因此单纯的红外线加热会造成芯部和边角加热不均匀。 在进行红外线加热的同时,采用对流喷射管嘴或者风机以提供有效的气流循
6、环,热空气通过强迫对流进行再循环,形成紊流气 工艺曲线设定复杂;如果射落的气体不在适当的方向,就可能热风体作用在印刷电路板上,温度均匀。可精确造成元器件的移位和传输带上印刷电路板发生移位。控制再流焊温度曲线,适合于大批量生产。采用N2气保护,可进行无钎剂再流焊。 采用热传导带进行传导加热,设备成本热板 与有机印刷电路板不兼容,最大电路板的尺寸较小。低,操作简单。 激光加热高度集中,热量限定在焊点激光区,对温度敏感元件没有热冲击;加热速度 每一焊点必须单独进行再流焊,产量受到限制;设备成本高。快,可使焊点内部组织细化。的材料对特定波长的激光吸收特别强烈,而对其他波
7、2 激光再流焊[3]长则反射强烈。CO2激光器产生的激光辐射一般在激光再流焊方法利用了激光束优良的方向性和高远红外区段,波长为10.6μm,这样波长的激光通常会功率密度的特点,通过光学系统将激光束聚焦在很小被金属导体表面反射,但易被有机物或玻璃吸收(如环的区域,在很短的时间内使被连接处形成一个能量密氧树脂和陶瓷基底);Nd:YAG激光器波长较短,输出度高度集中的局部加热区。由于激光加热过程高度局波长为1.06μm,能被金属焊料有效吸收,却被玻璃、陶部化,不产生热应力;可以只加热被焊引线部位,不会瓷、塑料等材料反射。因此,Nd:
