封装过程中的缺陷分析课件

第十二章 封装过程中的缺陷分析,1、金线偏移 2、再流焊中的问题,可靠性测试就是为了剔除有缺陷的不良产品，对产品缺陷问题的原因的分析并加以改善，可以延长产品的使用寿命，提高封装产品的质量。 例如缺陷：金线偏移、孔洞、锡珠、墓碑现象等。,1、金线偏移,金线偏移：是封装过程中最常发生的问题之一。 金线偏移量过大，会造成相邻的金线相互接触而形成短路，甚至将金线冲断形成断路，造成元器件的缺陷。,金线偏移的原因有： 1、树脂流动而产生的拖曳力； 2、引脚架变形； 3、气泡的移动； 4、过保压/迟滞保压； 5、填充物的碰撞。,黏性过大、流速过快,铸膜时上下模穴的流动波前不平衡，“赛马”,铸穴中有空气进入形成的气泡碰撞金线,使金线难以弹性恢复,颗粒较大的填充物的碰撞,2、再流焊中的问题,再流焊的工艺：,波峰焊工艺：,印刷焊膏,贴装元器件,再流焊（干燥、预热、熔化、冷却）,印刷贴片胶,贴装片式元器件,胶固化（再流焊）,插装分立元器件,波峰焊,波峰焊接是利用波峰焊机内的机械泵或电磁泵，将熔融钎料压向波峰喷嘴，形成一股平稳的钎料波峰，并源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以直线平面运动的方式通过钎料波峰面而完成焊接的一种成组焊接工艺技术。,波峰焊接,再流焊原理,升温区：焊膏中的溶剂、气体蒸发掉；助焊剂润湿焊盘；焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，与氧气隔离。 保温区：PCB和元器件得到充分的预热，防止热冲击。 焊接区：焊膏熔化，润湿、扩散、漫流、混合形成接点。,再流焊的工艺特点,波峰焊工艺特点： 片式元器件用贴片胶、分立元器件用插装孔固定，元器件的位置是固定的，焊接时不会移动。,再流焊工艺特点： 元器件用焊膏暂时固定，只要焊盘设计正确，焊膏熔融时，由于焊料表面张力的作用，元器件会自动被拉近到目标位置，称自定位或“自对准效应”。,再流焊的自对位效益，使得再流焊对贴装精度要求比较宽松，但是焊盘一定要设计正确，所以对焊盘设计、元器件的端头与印制板质量、焊料质量和工艺参数的要求更加严格。,自对位效益对质量较轻、焊盘面积较大的元器件作用大，如：BGA、CSP。对质量较大、焊盘面积较小的元器件作用小，如：SOP、SOJ、QFP、PLCC等,影响再流焊质量的原因分析,PCB焊盘设计应掌握的关键要素： 对称性：两端焊盘必须对称，保证熔融焊锡表面的张力平衡 焊盘间距： 焊盘剩余尺寸：确保焊点能够形成弯月面。 焊盘宽度：,1、PCB焊盘设计要正确,影响再流焊质量的原因分析,1、PCB焊盘设计要正确,2、焊膏质量和焊膏的正确使用,焊膏质量：焊膏的金属粉末含氧量高，回随溶剂和气体蒸发而飞溅，形成焊锡球；黏度不好，印刷时焊膏图形会塌陷，造成连接，再流焊时会形成焊锡球、桥连等焊接缺陷。 焊膏使用：从冷藏出来后先要恢复到室温后再升温，以免形成焊锡球。,影响再流焊质量的原因分析,1、PCB焊盘设计要正确,2、焊膏质量和焊膏的正确使用,3、元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘质量。,4、贴装元器件。,元器件正确、位置准确、压力适当。,翘曲：外界温度变化，由于材料间热膨胀系数的差异，流动应力的影响，加上黏着力的限制，造成施加在元器件两端的力出现不平衡，而造成翘曲变形的现象。,再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞,影响翘曲的参数： 1、焊膏印刷； 2、印刷的清晰度和精确度； 3、放置精度；,影响翘曲的因素还有：焊接合金、焊膏粘贴特性、焊膏量、热传导效率。,要做好对机器的检测，P152,再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞,锡珠成因： 1、模版开口不合适。 2、对位不准。 3、锡膏使用不当。 4、再流焊温度曲线中温度不足或保温时间太短。 5、残余焊膏。,冷藏的锡膏升温不足，搅拌不当，会使锡膏吸湿，导致回流时水汽挥发使锡珠生成。升温时要先恢复到室温再升温。,必须调整好机器、模版、印制板、刮刀间的关系,分预热、保温、回流、冷却四个阶段，是为减小热冲击，是锡膏中溶剂能部分挥发。,必须仔细刮去锡膏，不能让它流入钻孔内导致塞孔，然后清洗干净,包括尺寸和形状,锡珠是回流焊中经常出现的缺陷，多分布在5引脚的片式元器件两侧，大小不一且独立存在，影响外观和电性能。,解决：仔细刮去锡膏，不让其流进插件孔内导致塞孔，然后清洗干净,再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞,墓碑现象：回流焊接后，片式元件的一端离开焊盘表面，整个元件呈斜立或直立，状如石碑的缺陷。,原因：1、无源元件两焊点之间焊料的初始润湿不一致。,润湿的参数： 开始润湿的时间、润湿力、完全润湿时间。 如果元器件一端比另一端明显先达到完全润湿，润湿将可能有能力“抬起”元件一端脱离焊膏。,原因：2、无源元件两端焊点的热容不一致。,低热容的一端的再流和润湿要快，必定引起墓碑现象。引起热容差的因素有： 焊盘的热容差； 元器件金属化表面的热容差； 印刷焊膏的热容差； 通孔或内层热耗散的不同。,原因：3、焊盘、端子表面的清洁不一致。,表面越清洁和越无氧化物，初始润湿的时间差越小，可减小墓碑现象。,常在焊膏方面想办法解决或减少墓碑现象的方法：先选带有热稳定焊剂系统的焊膏保持厚度；选用带有金属粒子的焊膏。 1、通过热再流焊曲线的控制，减小板子间的润湿时间差。 2、控制板子、元件和元件贴装容差 3、控制N2系统中的O2的含量。,再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞,空洞：指分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。常位于焊点与焊盘或元件引脚之间。预防措施:增加浸渍时间,降低由浸渍到回流的升温斜率,缩短液态温度以上时间，或使用氮气。 表12.1 （气孔形成的原因和预防对策）,空洞的位置一般在： 元件层（靠近BGA的基板） 焊盘层（靠近PCB的基板） 焊球的中间层,锡 瘟,基于金属锡的无铅合金以及目前最普遍的新合金，在低温条件下的一种特性 表现。温度在零下13以下时,锡进行一种由锡( 正方体)向锡(菱形立方体)的同素异行的 转换。 预防措施: 防止极度低温,锡 须,一种单晶结构在基材的表面涂层材料上生长，通常锡须的直径1-5微米，可长至几毫米。 预防措施：覆雾锡，后烘焙处理，去应力，下层镍或金,银迁移,在高湿度并且金属间存在感应电的条件下，银离子结晶延伸造成短路。 预防措施：添加金属钯,爆米花效应,元件塑料封装体内吸收的湿气在快速升温时挥发，引起元件内部分层。 预防措施：检查无铅焊接的湿度敏感等级,焊锡桥接,焊盘上印刷了过多是焊锡膏在无铅回流焊时可造成桥接,也可能由于焊锡膏沉积在印刷和贴片后