隨著電子封裝行業(yè)的不斷發(fā)展,大功率、高集成度、微型化、高可靠性的LGA器件在航天產(chǎn)品中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。采用現(xiàn)有工藝焊接LGA器件后,發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)中的空洞率較高,有時(shí)超過(guò)15%,不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。其主要原因是這種器件的焊接高度比較低,一般在50.8μm⁷6.2μm之間,而過(guò)低的焊接高度導(dǎo)致焊接過(guò)程中助焊劑內(nèi)的溶劑和水氣揮發(fā)后很難從焊膏中排出,從而形成空洞�？斩纯赡芙档秃更c(diǎn)導(dǎo)熱性能、機(jī)械強(qiáng)度等,嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的可靠性。為了滿足航天電子產(chǎn)品的高可靠性應(yīng)用需求,本文對(duì)LGA器件的焊接工藝方法進(jìn)行了改進(jìn),并對(duì)改進(jìn)后的工藝進(jìn)行理論分析驗(yàn)證及可靠性試驗(yàn)。本文主要內(nèi)容是從LGA器件二次焊接工藝、植球工藝、預(yù)成型焊片焊接工藝、焊點(diǎn)的有限元理論分析等方面開展相關(guān)研究。首先采用了三種工藝方法焊接LGA器件,通過(guò)控制工藝參數(shù),優(yōu)化工藝路線,接著使用X-ray檢測(cè)焊點(diǎn)空洞率,對(duì)試驗(yàn)電路板進(jìn)行可靠性試驗(yàn),金相分析觀察合金層厚度,然后根據(jù)空洞率多少、試驗(yàn)成本、操作的復(fù)雜程度等綜合因素確定較為合適的改進(jìn)工藝方法。最后以工藝方法改進(jìn)前后的焊點(diǎn)高度為變量,建立有限元模型,利用Ansys workbe... 

【文章來(lái)源】：北華航天工業(yè)學(xué)院河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

LGA封裝器件示意圖

針對(duì)新的封裝技術(shù)，研究相對(duì)應(yīng)的新工藝顯得尤為重要。芯片的封裝形式隨著制造工藝技術(shù)的提高在不斷變化，經(jīng)歷了幾代的發(fā)展與更新，從開始鼻祖 DIP、早期強(qiáng)豪 QFP、一代強(qiáng)手 TSOP、中流砥柱 BGA/CSP、主流 CPU 封裝技術(shù) PGA、高性能芯片封裝技術(shù)首選 LGA 到新興力量 MCM 和 3D 封裝技術(shù)等[1][2]，技術(shù)指標(biāo)逐漸趨向完善，引腳數(shù)目越來(lái)越多，體積變小，質(zhì)量變輕，芯片面積越來(lái)越接近封裝面積，使用的頻率越來(lái)越高，耐溫范圍在不斷增加，更重要的是可靠性提高了。芯片封裝形式的改變也促使了表面組裝技術(shù)的發(fā)展，不同的芯片封裝使用的焊接工藝不同，組裝高密度化、多樣化、小型化、可靠性更高是目前表面組裝技術(shù)發(fā)展的方向。球柵陣列封裝（Ball Grid Array Package，BGA）是目前使用比較多的一種封裝器件，這種封裝的引腳在封裝器件的下方，實(shí)現(xiàn)了集成電路引腳由四周引線方式向平面陣列方式的轉(zhuǎn)變，引腳數(shù)目明顯增多，引腳排列根據(jù)需求可以有多種方式。而柵格陣列封裝（LandGrid Array，LGA）是與 BGA 很相似的一種封裝形式，屬于面陣列封裝形式，這種封裝器件一出現(xiàn)就因?yàn)槠浞庋b體積小、安裝高度低、可靠性高受到廣泛使用，引腳數(shù)目與傳統(tǒng)高密度 QFP 器件相比，與 QFP 相同尺寸的 LGA 封裝器件引腳可達(dá)到 600~1200 個(gè)，引腳最多高達(dá) 2577 個(gè)[3]，其示意圖如圖 1.1 所示，實(shí)物圖如圖 1.2 所示。

LGA 封裝器件底部只有焊盤，焊盤形式分為兩種，分別是方形焊盤和圓形產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，LGA 焊接后焊點(diǎn)高度只有 50.8μm~76.2μm[4]，甚至更的降低不僅使封裝體的總體高度降低了，而且改善了 LGA 封裝器件的抗振抗跌落的性能，同時(shí)引腳數(shù)目增多、組裝集成度提高，使其成為高性能芯片焊接高度的降低也帶來(lái)了一些問(wèn)題，出現(xiàn)焊接過(guò)程中助焊劑汽化后難排出、等問(wèn)題，最后導(dǎo)致焊點(diǎn)空洞率比較高，高的空洞率會(huì)影響焊點(diǎn)的導(dǎo)熱性能、嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的可靠性。如圖 1.3 所示是目前大部分企業(yè)針對(duì) LGA 器件所使用的焊接工藝流程，在下，回流焊接后使用 X-ray 檢測(cè)焊點(diǎn)，會(huì)有空洞現(xiàn)象的產(chǎn)生，并且空洞率高于列封裝器件組裝通用要求》（GJB4907-2003）規(guī)定的 15%。企業(yè)針對(duì)上述多工藝改進(jìn)，查閱大量資料表明，通過(guò)調(diào)整網(wǎng)板開口比例、開口方式、優(yōu)化溫印刷參數(shù)等方式對(duì)減少 LGA 器件的空洞率效果不是很明顯，因此需要找到工藝來(lái)代替現(xiàn)有工藝，使得焊接 LGA 封裝器件后焊點(diǎn)空洞率能夠滿足要求成本降低，操作簡(jiǎn)單。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3605373