助焊劑工藝在倒裝晶片裝配工藝中非常重要。助焊劑不僅要在焊接過(guò)程中提供其化學(xué)性能以驅(qū)除氧化物和油污 ，潤(rùn)濕焊接面，提高可焊性，同時(shí)需要起到黏接劑的作用。在元件貼裝過(guò)程中和回流焊接之前黏住元件，使其固 定在基板的貼裝位置上。此類阻焊劑相比于其他普通的助焊劑有更高的黏度，它需要提供足夠的黏力來(lái)保證晶片 在傳輸過(guò)程中及回流焊接爐中不發(fā)生移動(dòng)。

我們之所以選擇助焊劑而非錫膏，是因?yàn)槌?xì)間距的錫膏印刷會(huì)有很大的“橋連”風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)考慮到混合裝配 工藝的兼容性，免洗型助焊劑是一個(gè)比較好的替代方案。

如何選擇合適的助焊劑及其量的控制是該工藝的關(guān)鍵。不同的助焊劑的潤(rùn)濕能力，黏度及與其他材料的兼容性 會(huì)不一樣。助焊劑量的多少會(huì)影響到焊接完成后其在基板上的殘留量，而助焊劑的殘留量會(huì)影響后面的底部填充 工藝及產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性。由于晶片與基板之間的間隙非常小，要清除晶片底下殘留的助焊劑非常困難，所以， 需要選擇低殘留免清洗的助焊劑。

（l）助焊劑的黏性和應(yīng)用方式

助焊劑是非牛頓流體，它的黏度會(huì)隨環(huán)境溫度、剪切應(yīng)力及剪切速度而變化。黏度的國(guó)際單位為帕斯卡·秒（ Pa·s），常見(jiàn)的單位有泊（P）、厘泊（cP）、斯托克斯（St）、厘斯托克斯（cSt）等，它們的換算關(guān)系如表1 所示。助焊劑的應(yīng)用方式一般有噴涂、針傳輸、利用各種閥點(diǎn)涂、浸蘸和刷涂、應(yīng)用方式和黏度相關(guān)，一般適合 浸蘸的助焊劑的黏度在4 000～10 000 cP，I/0數(shù)多及大的晶片要求助焊劑的黏度要低些，或者這時(shí)需要特殊的 吸嘴夾持。而采用點(diǎn)涂或噴涂方式的助焊劑黏度較之要低，因其含固體成分的百分比要低，所以回流焊接后焊點(diǎn) 周圍的助焊劑殘留量要少。一些助焊劑的特性及應(yīng)用方式如表2所示。

表1 黏度單位換算關(guān)系

表2 一些助焊劑特性及應(yīng)用方式

（2）助焊劑的潤(rùn)濕能力

助焊劑必須有足夠的潤(rùn)濕能力保證可焊性。不同的助焊劑潤(rùn)濕能力不太一樣，受影響于其活性、回流焊接的環(huán) 境、焊接材料、焊盤的表面處理方式、焊接表面的氧化程度和焊接面的大小。有的助焊劑只能適合在惰性環(huán)境里 焊接，雨有些助焊劑既可以應(yīng)用在空氣環(huán)境中，又可以應(yīng)用在惰性焊接環(huán)境中。

我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估助焊劑的潤(rùn)濕能力。將蘸有助焊劑的元件貼在氧化程度不一樣的銅板上，回流焊接后 ，量測(cè)焊料在銅板上鋪開(kāi)的面積就可以評(píng)估不同助焊劑的潤(rùn)濕能力了。在銅板上焊料鋪開(kāi)面積越大，說(shuō)明可焊性 越好。

不同的助焊劑，不同厚度和不同的焊盤氧化程度，潤(rùn)濕能力的測(cè)試如圖1所示。需要注意的是：如上所述，可 焊性會(huì)受回流焊接環(huán)境和焊盤表面處理等因素的影響，此測(cè)試方法可以為我們提供一種參考。

圖1 不同厚度的幾種助焊劑對(duì)不同氧化程度焊盤潤(rùn)濕能力

在實(shí)際生產(chǎn)條件下，SnPb焊球蘸取Multicore MP200，KesterTAC23幾種助焊劑，在空氣回流焊接環(huán)境中獲得了 比較好的焊接效果，如圖2所示.

　圖2 焊接效果圖

我們來(lái)比較在氮?dú)饣亓鳝h(huán)境和空氣中回流焊接的效果。同樣采用SnPb元件，焊接在OSP表面處理的焊盤上，結(jié)果 是惰性回流環(huán)境中焊接效果要好，錫鉛的焊接性能比無(wú)鉛焊好，尤其是在無(wú)鉛焊接工藝中，必須要使用氮?dú)夂附?環(huán)境，并且控制氧氣濃度在50 PPM。如圖3所示。

　圖3 焊接性能比較

在采用不同表面處理方式的焊盤上的焊接性能也會(huì)不一樣，鎳金（Ni/Au）焊盤和浸銀（ImmAg）焊盤可焊性要 比OSP的焊盤好；較小的焊盤相對(duì)大的焊盤其可焊性或助焊劑在其表面的潤(rùn)濕能力要強(qiáng)。如圖4和圖5所示。

圖4 SnPb焊球焊接在OSP與Ni/Au焊盤上，氮?dú)饣亓鳝h(huán)境

　圖5 SnPb焊球焊接在OSP與Ni/Au焊盤上，氮?dú)饣亓鳝h(huán)境

（3）助焊劑浸蘸工藝控制

我們需要控制助焊劑薄膜的厚度和浸蘸的過(guò)程。由于元件焊球的大小差異，需要設(shè)置恰當(dāng)?shù)谋∧ず穸龋员ＷC 所有的焊球都需要蘸到足夠的助焊劑量。蘸的助焊劑太少，則元件在基板上的保持力不夠，容易在傳輸過(guò)程中移 動(dòng)；如果蘸的量太多，則回流焊接完之后助焊劑殘留會(huì)過(guò)多，影響后面的底部填充和產(chǎn)品的可靠性，有時(shí)會(huì)出現(xiàn) 助焊劑短路，這對(duì)于后面的熱操作是不安全的c同時(shí)，薄膜厚度過(guò)厚，元件在浸蘸過(guò)程中可能會(huì)被粘在助焊劑里 。那么，多厚的助焊劑算是恰當(dāng)?shù)暮穸饶?？要求助焊劑薄膜的?shí)際厚度是焊球高度的一半左右。一般量測(cè)的實(shí)際 厚度為設(shè)定的理論厚度的40％可以接受，但是薄膜厚度必須均勻穩(wěn)定。如圖6所示。

圖6 助焊劑浸蘸工藝控制

浸蘸過(guò)程中需要控制的參數(shù)有：往下浸蘸的加速度、壓力、停留時(shí)間、浸蘸完成后往上加速度，以及助焊劑應(yīng) 用單元活動(dòng)部分來(lái)回運(yùn)動(dòng)的頻率。當(dāng)然，這些參數(shù)和所選用的助焊劑特性有關(guān)。貼片頭拾取元件在往下浸蘸過(guò)程 中要減速，避免對(duì)元件的沖擊而導(dǎo)致晶片破裂或焊球變形。浸蘸時(shí)的壓力要小于500 g，太大的壓力會(huì)將元件壓 碎或?qū)е潞盖蜃冃巍Ｔ碌降缀笸Ａ舻臅r(shí)間與助焊劑的特性相關(guān)，助焊劑通過(guò)毛細(xì)作用會(huì)爬上焊球。停留時(shí)間 太長(zhǎng)，元件會(huì)被助焊劑粘住而取不起來(lái)。浸蘸壓力過(guò)大或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致助焊劑過(guò)量，圖7所示是助焊劑過(guò)多 ，焊接后助焊劑仍殘留在元件和基板上。如果浸蘸完后往上的加速度太大，也會(huì)有沖擊，導(dǎo)致元件會(huì)被粘在助焊 劑中。適當(dāng)調(diào)節(jié)助焊劑應(yīng)用單元活動(dòng)部分的往復(fù)頻率，以及時(shí)補(bǔ)充助焊劑。一般助焊劑在溫度25℃相對(duì)濕度85％ 的工作條件下其工作壽命是8h，超出8 h需要更換新的助焊劑。如圖7所示。

圖7 助焊劑殘留過(guò)多

歡迎轉(zhuǎn)載，信息來(lái)源維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)（www.dzsc.com）