有效抑制在BGA组合件的不润湿开口的助焊剂制造技术

本公开描述了通过使用低活性助焊剂以防止焊料膏在回流焊期间粘附到球栅阵列(BGA)焊球，来消除或减少不润湿开口(NWO)缺陷形成的技术。所述低活性助焊剂可以被配置为使得：i)它产生防止焊料膏粘附到BGA焊球的阻隔物；以及ii)它在回流焊期间不会阻碍焊点的形成。在实施中，可以在BGA焊球上形成低活性助焊剂的固体涂层，然后在回流焊期间可以将BGA焊接至PCB。在实施中，在回流焊之前可以将BGA焊球浸入低活性膏状助焊剂或液体助焊剂。在一些实施中，可以将助焊剂施用在印刷于PCB焊盘上的焊料膏上，然后放置BGA。

Flux to effectively restrain the non wetting opening of BGA assembly

The present disclosure describes a technique for eliminating or reducing the formation of non wetting opening (NWO) defects by using a low activity flux to prevent solder paste from adhering to the ball grid array (BGA) during reflow soldering. The low activity flux can be configured such that: I) it produces a barrier to prevent the solder paste from adhering to the BGA Solder ball; and II) it does not impede the formation of solder joints during reflow soldering. In practice, a solid coating of low active flux can be formed on the BGA Solder ball, and then BGA can be welded to the PCB during reflow soldering. In practice, the BGA Solder ball can be immersed in low active paste flux or liquid flux before reflow soldering. In some embodiments, flux may be applied to solder paste printed on a PCB pad, and then BGA may be placed.

【技术实现步骤摘要】
有效抑制在BGA组合件的不润湿开口的助焊剂
本公开总体上涉及球栅阵列。
技术介绍
球栅阵列(BGA)是可以用于在印刷电路板(PCB)的表面上永久贴装和电连接部件的表面贴装封装件。在BGA中，焊球(有时称为“凸块”)可以被置于封装件下侧上的基板上的栅格图案中。上面贴装了BGA的PCB可以具有用于容纳焊球的一组匹配的金属焊盘(例如，铜焊盘)以提供电互连。随着电子部件的不断小型化，BGA裸片(die)越来越薄，焊球越来越小。此外，环保型制造推动了无铅焊料的使用，这提高了在焊接过程中处理BGA以熔化焊球的温度。由于BGA的裸片和模塑料之间的热膨胀系数(CTE)不匹配，这增加了在回流焊过程中的热翘曲。行业中的这些趋势增加了电路板组装的挑战，并且在回流焊过程中引入额外缺陷。发生率增加的一个缺陷(例如，由于CTE不匹配)是在BGA形成不润湿开口(non-wet-open，NWO)缺陷。NWO缺陷有时称为“不润湿”、“升起的球”、“悬球”、“焊盘上的球(ballonpad)”、或“焊盘上的球(ballonland)”，通常是指焊点缺陷，由此BGA焊球没有焊到PCB焊盘(有时称为焊盘(landpad))。图1示出表面贴装技术(SMT)回流焊温度曲线图，由此产生NWO缺陷。如图所示，在阶段110，将BGA焊球101置于印刷在PCB焊盘111上的焊料膏102上。在阶段110之后，将组合件加热。随着组合件的温度变热，BGA的形状可以开始翘曲(例如，由于BGA的裸片和模塑料之间的CTE不匹配)。此外，PCB的形状可以开始翘曲。如阶段120所示，该热翘曲会导致焊料膏102从PCB焊盘111拉伸并且升起，产生间隙112并使得PCB焊盘111几乎没有焊料膏102。例如，当BGA的角落和边缘翘曲离开PCB的表面时，焊料膏沉积物会附着到焊球上并升起脱离焊盘。该升起会在约160℃至190℃的温度范围内继续，所述温度范围低于焊料膏102的熔化温度。焊料膏102的该升起会随后导致NWO缺陷。在阶段130，在回流焊期间，升起的焊料膏会熔化并与熔化的焊球聚结以产生较大焊球形式的团块115。另外，暴露的PCB焊盘111会暴露于高回流焊温度，导致其生长阻碍润湿的氧化物。如果在封装件塌陷下来之前焊料膏与焊球完全聚结，则它会不润湿PCB焊盘111。当组合件冷却时，BGA塌陷，并且较大的焊球会仅仅搁置在PCB焊盘111上而没有物理连接，导致没有电连续性的NWO焊点缺陷(阶段140)。
技术实现思路
描述了通过使用低活性助焊剂以防止焊料膏在回流焊期间粘附到球栅阵列(BGA)焊球，来消除或减少不润湿开口(NWO)缺陷形成的系统和方法。在一个实施方式中，方法包括：将焊料膏分配在印刷电路板(PCB)的焊盘上；将球栅阵列(BGA)贴装在PCB上以形成组合件，其中将BGA贴装在PCB上包括将涂覆助焊剂的BGA焊球贴装在分配的焊料膏上，其中助焊剂是低活性助焊剂；并且将组合件回流焊以形成焊点，其中在回流焊期间，涂覆焊球的低活性助焊剂防止在焊点和焊盘之间形成不润湿开口，其中焊料膏回流到焊球中以形成焊点。在回流焊期间，分配在PCB上的焊料膏的助焊剂可以穿透低活性助焊剂以去除氧化物并促进焊球上的润湿以形成焊点。在实施中，该方法还包括：在将BGA贴装在PCB上之前，用低活性助焊剂涂覆BGA焊球以形成涂覆助焊剂的焊球。在实施中，用低活性助焊剂涂覆BGA焊球包括：将焊球浸入低活性助焊剂浴中；将低活性助焊剂喷涂到焊球上；或者将低活性助焊剂分配在焊球上。在实施中，用低活性助焊剂涂覆BGA焊球还包括：固化低活性助焊剂以在焊球上形成助焊剂的固体涂层。在实施中，用低活性助焊剂涂覆BGA焊球包括：将BGA置于托盘上，所述托盘包括在底表面的用于暴露焊球的开口；并且将暴露的置于托盘上的BGA焊球浸入低活性助焊剂的液体或膏体中。在实施中，固化低活性助焊剂以形成助焊剂的固体涂层包括在温度为140℃至160℃的烘箱中烘烤BGA。在实施中，低活性助焊剂是免清洗助焊剂，并且焊料膏是免清洗焊料膏。在低活性助焊剂是免清洗助焊剂的实施中，低活性助焊剂可以包含：15重量％至85重量％的溶剂；10重量％至90重量％的树脂；以及0.1重量％至10重量％的增稠剂。在具体的实施中，低活性助焊剂基本上由以下组成：30重量％至40重量％的丁基卡必醇；58重量％至68重量％的树脂；以及1重量％至3重量％的增稠剂。在实施中，低活性助焊剂是水溶性助焊剂，并且焊料膏是水溶性焊料膏。在低活性助焊剂是水溶性助焊剂的实施中，低活性助焊剂可以包含：15重量％至85重量％的溶剂；10重量％至70重量％的四(2-羟丙基)乙二胺；0.1重量％至30重量％的改性聚乙二醇醚；0.1重量％至20重量％的水溶性聚合物；以及0.1重量％至10重量％的增稠剂。在具体的实施中，低活性助焊剂基本上由以下组成：20重量％至30重量％的丁基卡必醇；30重量％至40重量％的四(2-羟丙基)乙二胺；20重量％至30重量％的改性聚乙二醇醚；6重量％至12重量％的水溶性聚合物；以及3重量％至6重量％的增稠剂。在一个实施方式中，方法包括：将焊料膏分配在印刷电路板(PCB)的焊盘上；在焊料膏上分配低活性助焊剂；将球栅阵列(BGA)贴装在PCB上以形成组合件，其中将BGA贴装在PCB上包括将BGA焊球贴装在分配在焊料膏上的低活性助焊剂上；并且将组合件回流焊以形成焊点，其中在回流焊期间，分配在焊料膏上的低活性助焊剂防止在焊点和焊盘之间形成不润湿开口，其中焊料膏回流到焊球中以形成焊点。在回流焊期间，分配在PCB上的焊料膏的助焊剂穿透低活性助焊剂以去除氧化物并且促进焊球上的润湿以形成焊点。在一个实施方式中，球栅阵列(BGA)包括：裸片；以及基板，该基板包括电联接到裸片的焊球阵列，其中阵列中的每个焊球被涂覆低活性助焊剂的固体涂层。在将BGA回流焊到PCB期间，涂覆每个焊球的低活性助焊剂可以防止形成焊点的不润湿开口，所述焊点通过将焊球回流焊到分配在PCB焊盘上的焊料膏而形成。根据以下详述结合附图，本专利技术的其他特征和方面将变得明显，所述附图通过示例的方式示出了根据本专利技术的实施方式的特征。
技术实现思路
不旨在限制本专利技术的范围，本专利技术的范围仅由随附的权利要求限定。附图说明根据一个或多个各种实施方式，本文公开的技术参考所包括的附图而详细描述。仅为了说明目的提供附图，并且其仅描绘了示例性实施。此外，应该注意的是，为了清楚和易于说明，附图中的元件不一定按比例绘制。图1示出SMT回流焊温度曲线图，由此产生NWO缺陷。图2示出示例性BGA，可以用其实施本文公开的技术。图3A是根据实施，示出在BGA焊球上形成助焊剂的固体涂层的示例性方法的操作流程图。图3B示出在图3A的方法的各个阶段的包括焊球的BGA。图4A是根据实施，示出将具有低活性助焊剂涂覆的焊球的BGA焊接到PCB的示例性方法的操作流程图。图4B示出在图4A的方法的各个阶段的示例性BGA焊球和示例性PCB焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n将焊料膏分配在印刷电路板(PCB)的焊盘上；/n将球栅阵列(BGA)贴装在所述PCB上以形成组合件，其中，将所述BGA贴装在所述PCB上包括将涂覆助焊剂的BGA焊球贴装在分配的焊料膏上，其中，所述助焊剂是低活性助焊剂；和/n回流焊所述组合件以形成焊点，其中，在回流焊期间，涂覆所述焊球的所述低活性助焊剂防止在所述焊点和所述焊盘之间形成不润湿开口，其中，所述焊料膏回流到所述焊球中以形成所述焊点。/n

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：
将焊料膏分配在印刷电路板(PCB)的焊盘上；
将球栅阵列(BGA)贴装在所述PCB上以形成组合件，其中，将所述BGA贴装在所述PCB上包括将涂覆助焊剂的BGA焊球贴装在分配的焊料膏上，其中，所述助焊剂是低活性助焊剂；和
回流焊所述组合件以形成焊点，其中，在回流焊期间，涂覆所述焊球的所述低活性助焊剂防止在所述焊点和所述焊盘之间形成不润湿开口，其中，所述焊料膏回流到所述焊球中以形成所述焊点。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在将所述BGA贴装在所述PCB上之前，用所述低活性助焊剂涂覆所述BGA焊球以形成涂覆助焊剂的焊球。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，用所述低活性助焊剂涂覆所述BGA焊球包括：
将所述焊球浸入低活性助焊剂浴中；
将所述低活性助焊剂喷涂到所述焊球上；或
将所述低活性助焊剂分配到所述焊球上。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，用所述低活性助焊剂涂覆所述BGA焊球还包括：固化所述低活性助焊剂以在所述焊球上形成所述助焊剂的固体涂层。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，用所述低活性助焊剂涂覆所述BGA焊球包括：
将所述BGA置于托盘上，所述托盘包括在底表面处暴露所述焊球的开口；和
将置于所述托盘上的、暴露的BGA焊球浸入所述低活性助焊剂的液体或膏体中。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，固化所述低活性助焊剂以形成所述助焊剂的固体涂层包括在温度为140℃至160℃的烘箱中烘烤所述BGA。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低活性助焊剂是免清洗助焊剂，并且其中，所述焊料膏是免清洗焊料膏。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述低活性助焊剂基本上由以下组成：
15重量％至85重量％的溶剂；
10重量％至90重量％的树脂；和
0.1重量％至10重量％的增稠剂。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述低活性助焊剂基本上由以下组成：
30重量％至40重量％的丁基卡必醇；
58重量％至68重量％的树脂；和
1重量％至3重量％的增稠剂。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低活性助焊剂是水溶性助焊剂，并且其中，所述焊料膏是水溶性焊料膏。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述低活性助焊剂基本上由以下组成：
15重量％至85重量％的溶剂；
10重量％至70重量％的四(2-羟丙基)乙二胺；
0.1重量％至30重量％的改性聚乙二醇醚；
0.1重量％至20重量％的水溶性聚合物；和
0.1重量％至10重量％的增稠剂。


12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述低活性助焊剂基本上由以下组成：
20重量％至30重量％的丁基卡必醇；

【专利技术属性】
技术研发人员：周凤颖，陈芬，李宁成，
申请(专利权)人：铟泰公司，
类型：发明
国别省市：美国;US