倒装芯片清洗合明科技分享：倒装芯片焊接产生空洞解析

倒芯封装清洗剂合明科技分享：倒装芯片焊接产生空洞解析

合明科技专注精密电子清洗技术20多年，是SMT贴装/DIP封装，功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商。精密电子清洗除焊后助焊剂、锡膏、焊膏、球焊膏、焊锡膏、锡渣等残留物。水基系列产品，精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端，包括有水基和半水基清洗剂，碱性和中性的水基清洗剂等。具体表现在，在同等的清洗力的情况下，合明科技的兼容性较佳. 先进封装包括倒装芯片、WLCSP晶圆级芯片封装、3D IC集成电路封装、SiP系统级封装、细间距封装等等

文章来源：SMT技术网

文章关键词导读：芯片、焊接、PCBA线路板、水基清洗剂

导读

倒装无金线芯片级封装，基于倒装焊技术，在LED芯片封装封装界中推广多年，减少了金线封装工艺，省掉导线架、打线，仅留下芯片搭配荧光粉与封装胶使用。作为新封装技术产品，倒装无金线芯片级光源完全没有因金线虚焊或接触不良引起的不亮、闪烁、光衰大等问题。相比于传统封装工艺，芯片级光源的封装密度增加了16倍，封装体积却缩小了80%，灯具设计空间更大。倒装无金线芯片凭借更稳定的性能、更好的散热性、更均匀的光色分布、更小的体积，受到越来越多LED灯具企业和终端产品应用企业的青睐。

那么上面诸多优势、优点。为何发展几年，封装界还是雷声大雨点小呢？经过很多封装厂家工程共同沟通、分析。发现大家共同关注关键词就是焊接后“空洞、推力、光效”等。今天Aoniu就带大家看看空洞是如何来的，空洞在哪些条件下产生的？

上图为BGA原件成品，在基板面贴装时锡球高度的前后变化情况；右图中可以看到右球中之空洞太大，以致挤压无铅焊料向左强力推出，进而造成与左球短路的真相。

上图铜垫表面为OSP处理，右图则可能是锡膏本身有机物形成的空洞。

 一、吹孔之空洞

基板线路焊盘不良与后续镀铜欠佳以收孔壁有破洞者，经常会在下游组回流焊中，造成铜壁上原有的破洞向外吹气，此等恶劣的基板焊盘常被称为吹孔。由于基材经过许多湿制程，难免会从孔壁破口处，吸入一些水气或化学品，进而造成油高温焊接的孔壁张开与气体的喷出，致使子L内的液态填锡发生被吹后的空洞。这种就是焊接传统填锡的虚洞。

上图均为基板不良孔壁，吸入水汽，经高温焊接拉大缺口时，向液态填锡中吹气而造成的空洞。

壁内盲孔或垫下通孔所造成的空洞

HD工手机板为了节省板面有限空间，早已将CSP或者BGA之间互连改掉原本通孔与球壁间之哑铃型（DOGBONE）互连设计，而替代为直上直下更为省地的垫内盲孔或通孔。

且在高速与高频讯号之路径变短而电感减少下，杂讯也随之降低。但如此一来，在S M T印妥锡膏再踩上球脚与后续进行熔焊时，不但孔内原有空气无法赶走，再加上助焊剂有机物的额外发气，助纣为虐下大号空洞不免就频频出现了。目前许多手机板的客户们都要求  ．採用镀铜方式将微盲孔予以填平，以减少空洞的发生以增加焊点强度。

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上图为BAG垫内盲孔的俯视与侧视图；上中图为一般平面球垫与盲孔球垫的区别；上右图均为盲孔球垫的空洞情形。

 一、与温时曲线有关

当生产线所用P r O fi 1 e在熔点以上的耗时太长者(无铅S A C于2 1 7℃以上约在6 0-80秒)，会让助焊剂中可挥发的东西都将消失殆尽，致使助焊剂之黏度变大或烧乾，甚至裂解掉而无法顺利移动；沾锡太慢或无法沾锡下当然就会形成空洞。至于现行的S n 6 3，其熔点仅1 8 3℃，超过熔点的时间也仅50一60秒而已，相对之下残留的气泡也就自然不多了。而且无铅焊接之操作时间拉长，再氧化的机会也就变大，空洞机率难免上升。倘若P r O fi l e中的峰温不太高(205℃)，其较平坦恒温吸热段(S O ak S t a g e)的长短(2分钟内)，对于空洞生成的影响尚不大，然而无铅已完全占不到这种便宜了。

上图说明锡膏中发挥沸点越高者，发生空洞的机会也会减少

 一、与沾锡时间有关

6 3／3 7共熔焊料的平均沾锡时间(w e t t i n g T i m e)约为0.6秒，但S A C 405者却接近1。5秒之久。无铅焊料本身移动速度太慢与表面张力太大之下，当然就会使得所形成的气泡难以逃出(Outgassing)焊料之界外。

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针对电子制程精密焊后清洗的不同要求，合明科技在水基清洗方面有比较丰富的经验，对于有着低表面张力、低离子残留、配合不同清洗工艺使用的情况，自主开发了较为完整的水基系列产品，精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端，包括有水基和半水基清洗剂，碱性和中性的水基清洗剂等。具体表现在，在同等的清洗力的情况下，合明科技的兼容性较佳，兼容的材料更为广泛；在同等的兼容性下，合明科技的清洗剂清洗的锡膏种类更多（测试过的锡膏品种有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌；测试过的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分），清洗速度更快，离子残留低、干净度更好。

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