封裝過程出現虛焊的原因以及解決方法

虛焊通常是因為在焊接時未能形成有效形成金屬間化合物層(IMC)，導致元件和基板界面連接處出現不致密的連接。從外觀看很難看出是否形成有效焊接。而從微觀結構上會看到連接處并不緊密。帶來的后果是電氣連接不穩定而出現斷路等現象，隨著外部環境和工作時長的影響，虛焊的影響會愈發明顯。

1.虛焊的原因

虛焊出現的主要原因是焊錫的使用不妥當。在印刷錫膏的時候所使用的錫膏量太少，從而未能使元件和基板形成有效焊接。而影響印刷錫膏量的因素又有很多。包括印刷速度和壓力，鋼網開孔大小和厚度，錫膏粘度，印刷角度等。另外一個重要原因是焊接元件表面氧化或存在雜質會造成焊接表面可焊性降低，電阻增大，并導致虛焊（圖1)。此外溫度，濕度，焊接時間也會導致虛焊。例如焊接的溫度和時間不足會影響錫的擴散率，因此焊接溫度低和保溫時間短都不利于IMC的生成（圖2）。作業環境過于潮濕影響了錫膏的性能，以及印刷錫膏時平臺不穩定出現晃動都會影響焊接的效果從而出現虛焊。

圖1: 焊料由于不可焊層的影響而未能實現冶金連接

圖2: 錫膏量不足導致未能實現冶金連接

2.虛焊解決方法

l印刷時檢查鋼網上的錫膏量：當鋼網上的錫膏量少于三分之一時需要及時進行補充。

l避免過長的錫膏停留時間: 錫膏長時間停留會發干并影響焊接性能，建議錫膏連續印刷時間不超過8小時。在印刷完成后應及時進行回流加熱。錫膏停留時間最好不超過4小時。

l保持較慢的印刷速度: 控制印刷速度可以使錫膏均勻且充分的覆蓋在焊盤上。一般刮板的速度為25mm/s，可根據鋼網開孔大小和錫膏類型進行調整。

l錫膏最適宜的環境溫度的濕度約為20-25℃和40-50%RH。通過監控環境狀況可以確保錫膏質量穩定。

l及時發現元件氧化和有機物污染能夠避免焊接時錫膏潤濕不良。一種方法是放棄使用已氧化的元件。另一種方法是使用刀刮或微酸對氧化層和污染物進行處理，但是由于元件體積小并不好實施。

審核編輯：劉清