在電子封裝車間里,有些芯片焊接要經(jīng)歷兩次高溫烘烤——這就是二次回流工藝。很多人會疑惑:一次回流不夠嗎?為啥非要多烤一次?其實,二次回流是復(fù)雜封裝的專屬工藝,專門解決多器件、多層級的焊接難題。今天傲牛科技的工程師就用通俗的語言,把二次回流工藝的來龍去脈講清楚,包括它用在哪些產(chǎn)品上、焊料怎么選才不踩坑、有啥核心要求,以及要注意的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。
先搞明白最基礎(chǔ)的問題:什么是二次回流?簡單說,就是把PCB或封裝器件分兩次送入回流焊爐,通過兩次精準(zhǔn)控溫的高溫加熱,完成不同層級、不同器件的焊接。核心目的就一個:避免一次高溫焊接時損壞已焊好的敏感器件,同時實現(xiàn)多層級封裝的可靠互連。
就像給芯片做“疊疊樂”(也就是PoP堆疊封裝),手機(jī)里的CPU和內(nèi)存要疊在一起焊接,就必須用二次回流:第一次回流先把底層的內(nèi)存芯片焊在PCB上,第二次回流再把頂層的CPU焊在內(nèi)存芯片上。要是圖省事一次性高溫焊接,要么頂層芯片還沒貼裝,底層芯片就先被高溫氧化、熱應(yīng)力損壞;要么先貼頂層再焊底層,頂層芯片要承受兩次高溫,很容易直接失效。二次回流靠 分步焊接+溫度梯度控制,剛好完美解決了這個矛盾。
那哪些產(chǎn)品離不開這種工藝呢?其實只要涉及“多層級器件互連”或“敏感器件與大功率器件混合焊接”,基本都要用到該工藝。
比如手機(jī)里的PoP堆疊封裝(CPU+內(nèi)存)、智能手表的SiP系統(tǒng)級封裝(集成主控、射頻、傳感器);汽車電子里的ADAS傳感器模塊、IGBT功率模塊,還有工業(yè)變頻器的功率PCB——這些產(chǎn)品里要么器件堆疊復(fù)雜,要么既有耐溫差的敏感元件,又有需要高溫焊接的功率器件,只能靠二次回流平衡焊接需求。另外,折疊屏手機(jī)的柔性PCB、VR設(shè)備的復(fù)雜主控板,因為器件密集、間距細(xì)小,也需要二次回流控制焊接精度,減少橋連、虛焊的風(fēng)險。
講完應(yīng)用,再來說大家最關(guān)心的焊料選擇——這是二次回流的核心,選不對很容易全盤翻車。
二次回流選焊料的黃金法則是“高溫打底,低溫疊加”,關(guān)鍵要保證兩次焊料的熔點差≥15℃,不然第二次高溫會把第一次的焊點重新熔化。
真正靠譜的焊料組合,要根據(jù)應(yīng)用場景來選。比如做汽車電子、工業(yè)功率器件,需要抗熱疲勞、耐極端溫循,可選“SnSb10+SAC305”:SnSb10熔點248℃,用它打底,第二次用熔點217℃的SAC305疊加,熔點差31℃,安全系數(shù)拉滿,而且SnSb10抗熱疲勞性強(qiáng),能適應(yīng)-40℃到150℃的溫循波動。做消費電子比如手機(jī)PoP封裝,追求成本和效率,就選“SAC305+Sn58Bi”,兩者熔點差79℃,第二次回流溫度只有155-165℃,還能保護(hù)敏感器件。如果封裝里有MEMS傳感器這種耐溫極差的元件,就用“SAC305+SnIn52”,Sn-In52熔點僅117℃,第二次回流幾乎不會損傷敏感元件,就是成本稍高。
選對了焊料,還要滿足二次回流的核心要求——精準(zhǔn)控溫 + 細(xì)節(jié)把控。溫度曲線是關(guān)鍵:第一次回流要按高熔點焊料設(shè)置,峰值溫度245-260℃,保溫 30-60秒,保證焊點充分潤濕;第二次峰值必須比第一次低10-20℃,升溫速率控制在1-2℃/s,避免熱應(yīng)力太大導(dǎo)致器件開裂。另外,還要提前篩選器件耐溫性,比如第二次回流峰值240℃,器件耐溫就得≥260℃;敏感器件可以貼高溫膠帶局部屏蔽,減少高溫影響。焊膏印刷也得精準(zhǔn),兩次印刷量多了容易橋連,少了會虛焊,細(xì)間距器件的鋼網(wǎng)開口還要專門定制。
要實現(xiàn)這些要求,需要一套“升級版”的設(shè)備支持:高精度鋼網(wǎng)印刷機(jī)(印刷精度≤±0.01mm)、高定位精度貼片機(jī)(≤±0.02mm)、多溫區(qū)回流焊爐(至少 8-10溫區(qū),能精準(zhǔn)控溫,最好支持氮氣氛圍減少氧化),還有AOI檢測設(shè)備 —— 兩次焊接后都要檢測,第一次剔除底層焊點不良,第二次還要用X-Ray查BGA 等不可見焊點的質(zhì)量。
最后再提幾個必注意的避坑點,記住這幾點能讓良率翻倍:一是嚴(yán)格控制焊料熔點差,低于10℃的焊料組合直接pass;二是優(yōu)化溫度曲線,慢升慢降,減少熱應(yīng)力;三是第一次焊接后要清理PCB殘留,避免影響第二次印刷;四是兩次貼裝要統(tǒng)一定位基準(zhǔn),防止器件偏移;五是檢測環(huán)節(jié)不能省,第一次的不良品千萬別流入下一道工序。
其實二次回流工藝的核心邏輯很簡單:用“分步焊接”平衡不同器件的需求,用“精準(zhǔn)控溫 + 合理焊料”保證可靠性。只要抓住“高溫打底、低溫疊加”的焊料選擇原則,再把控好溫度和細(xì)節(jié),就能避開大部分坑。如果你的生產(chǎn)中也遇到二次回流的良率問題,不妨先從焊料匹配和溫度曲線入手排查,往往能事半功倍。
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