高密度组装中“微焊接技术”跟踪.doc

电子产品高密度组装中“微焊接技术”跟踪 1 现代电子产品高密度组装中的“微焊接技术” 1.1 高密度组装中“微焊接技术”的出现 高密度电子产品组装中的微焊接技术，是随着高密度面阵列封装器件(如CSP、FCOB等)在工业中的大量应用而出现的。其特点是： · 芯片级封装具有封装密度高，例如：在一片5mm×5mm的面积上集成了5000个以上的接点数； · 焊点大小愈来愈微细化，例如：间距为0.5mm的CSP其焊球的直径小于0.3mm。 像上述这样的凸形接合部的出现，加速了“微焊接技术”的快速发展，日本专家濱田 正和认为：目前正处于“微焊接技术”的黎明期。 1.2 “微焊接技术”的工艺特征 顾名思义“微焊接技术”就意味着接合部(焊点)的微细化，密间距的焊点数急剧增加，接合的可靠性要求更高。归纳起来，“微焊接技术”正面临着下述两个基本课题： ⑴ “微焊接”工艺，由于人手不可能直接接近，基本上属于一种“无检查工艺”。为了实现上述要求的无检查工艺的目的，必须要建立确保焊点接触可靠性的保证系统(对制造系统的要求)。 ⑵ 由于焊点的微细化，焊接接合部自身的接续可靠性必须要确保。为此，要求有最完全的接合，焊点内任何空洞、异物等都会成为影响接续可靠性的因素(对接合部构造的要求)。 1.3 “微焊接”组装工程要求 基于上述分析，为了实现1.2节的要求，故必须导入“焊接工艺设计”的思维方法。 所谓“焊接工艺设计”，就是用计算机模拟焊接接合部的可靠性设计，从而获得实际生产线的可靠性管理措施和控制项目；对生产线可能发生的不良现象进行预测，从而求得预防不良现象发生原因的手段，这就是进行“工艺设计”的目的。 通过“工艺设计”，就预先构筑了实际的生产线和生产管理系统。这样，就可以获得高的生产效率和焊接质量。对焊接接合部的可靠性管理也就变得容易和可能了。 2 再流炉的加热方式和加热机构 2.1 基本的热量传递方式 · 热传导 (如热板等)； · 对流传热 (如热风、液体等)； · 辐射传热 (如远红外线等)。 在再流焊接设备系统中，热能的供给方式，目前在业界最常见的是：对流传热 (如热风、液体等)、辐射传热 (如远红外线等)等两种。 2.2 对流(热风)加热 2.2.1 对流加热的物理过程 在物理学中，对流意味着靠物质移动而产生热的传递过程。这种热传递现象是因为一部分液体或气体分子与另一部分液体或气体分子相互混合而产生的。在采用此种方式的系统中，利用高温气流把热量施加于被焊件上，如图1所示。该高温气体可以是还原性气体或者惰性气体。热风再流焊是这种加热方式的典型应用。 图1 2.2.2 对流加热的热传递 ⑴ 平均热传递率 热风加热的热传递率可由传热媒体的温度、粘度、风速和流路的尺寸计算出来。例如，若把平均热传递率作为αm(W／m2k)，则对平板上的强制对流热传递率的基本方程为： αm = Num×k/l (1) Num = 0.664 Pr Re (2) Re = ul/ν (3) 式中： Num： 平均努塞尔数； k： 流体的热传导率[W/m·k](200℃空气中为3.83)； l： PCB的长度[m]； Pr： 普朗特数； Re： 雷诺数(与层流状态的厚度有关，200℃空气中为0.71)。 例如：当在200℃空气中， PCB的长度为0.3m、风速为3m/s时，根据上述公式可计算得： αm = 9.3(W／m2k) ⑵ 单位时间的热流量 对流传热单位时间的热流量的计算可按式⑷进行： qconv ＝ αconv ( T∞-TW ) ⑷ 式中： qconv：单位时间的热流量； αconv：对流热传递率； T∞：流体的温度； TW：被加热体的温度。 2.3 辐射(红外线)加热 2.3.1 辐射(红外线)加热的物理过程 在物理学中，辐射包括发射、传播和吸收能量的全过程。辐射加热是利用可视光或红外线来传递热量的，它们在光谱上的位置如图2所示。 图2 辐射热源是光谱中从纯白光到红外线光波，它可以通过一定的技术手段，将热源给出的能量集中或聚合于所要求的区域，以产生高强度热场，并且对周围区域的热影响减到最少。 通常PCB板、助焊剂、元器件的封装等材料都是