CN114430625B - 一种降低lga焊点空洞率的一次焊接工艺 - Google Patents
一种降低lga焊点空洞率的一次焊接工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114430625B CN114430625B CN202210083173.9A CN202210083173A CN114430625B CN 114430625 B CN114430625 B CN 114430625B CN 202210083173 A CN202210083173 A CN 202210083173A CN 114430625 B CN114430625 B CN 114430625B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lga
- welding
- printing
- thickness
- solder paste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 3
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002969 artificial stone Substances 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004100 electronic packaging Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000005340 laminated glass Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
- H05K2201/10719—Land grid array [LGA]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
本发明涉及一种降低LGA焊点空洞率的一次焊接工艺，步骤包括：在基底钢网上粘接印刷工装后进行锡膏印刷；在印制板上贴装元件；在LGA元件上放置降温工装；整板进行再留焊接。本发明可以实现对含LGA元件的印制板进行一次焊膏涂覆、贴片和焊接，生产效率远远高于对LGA元件预处理后焊接，在提高生产效率、降低操作难度的同时，批量生产时LGA元件的一次直通率能达到100％，极大降低了焊点的空洞率。
Description
技术领域
本发明涉及电子装联技术领域。
背景技术
随着电子封装行业的不断发展，体积小、安装高度低、具有良好抗振动、抗弯曲、抗跌落性能的LGA封装已被广泛使用。LGA封装焊端在元件底部，一般通过再流焊方式与印制板焊接，焊点高度一般小于100μm。由于焊膏中含有助焊剂、粘合剂和表面活性剂等有机物，在焊接后LGA焊点中常出现空洞，单个最大空洞经常大于焊点面积的15％。目前采用LGA封装的元件一般为电源模块，焊接形成的空洞使其热阻增加，导致散热性能下降而烧毁失效。
在焊接过程中，焊膏熔化后其内部的有机物与焊料分开聚集，有机物分解挥发产生气体。部分气体在熔融的锡膏内部，只能依靠较高的蒸汽压或焊料收缩力使其排出。当有机物的蒸汽压减小或焊料收缩力达到某一动态平衡时，助焊剂等有机物不再逸出。LGA焊点高度低，气体只能通过极小的缝隙排出，因此会有大量气体留存在熔融锡膏中，待锡膏冷却凝固后形成了空洞。
目前，常见的LGA元件焊接方法是采用二次焊接工艺。专利CN105007695B提出了LGA元件预沉积锡膏的二次焊接工艺，论文《LGA封装器件焊接工艺技术研究》(北华航天工业学院，2018)提出了植球和预成型焊片的焊接工艺。以上等方法采用二次焊接工艺可以有效降低LGA焊点的空洞率，但还存在以下问题：
1、增加预处理焊接工序，每次生产前均需对每一个LGA元件进行预处理，且增加元件焊接次数，降低可靠性。
2、重新植球会大幅增加材料成本。
3、进行预处理后的LGA元件，由于焊端的改变，贴片机进行光学识别时易出现错误而无法贴装。
在批量化生产情况下，对LGA元件的预处理会使生产成本增加，生产周期延长。因此在保证印制板组件其他元件焊点可靠性的前提下，发现一种尽可能缩短产品的生产周期、降低生产成本的LGA焊接工艺是十分必要的。
发明内容
本发明提供了一种降低LGA焊点空洞率的一次焊接工艺，可解决在焊接过程中LGA焊点空洞率过大的缺陷，以实现对LGA元件的一次焊膏涂覆、贴片和焊接，在提高焊接一次直通率的同时，缩短了印制板组件的生产周期，降低了生产成本。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种降低LGA焊点空洞率的一次焊接工艺，包括如下步骤：(1)在基底钢网上粘接印刷工装后进行锡膏印刷；(2)在印制板上贴装元件；(3)在LGA元件上放置降温工装；(4)整板进行再留焊接。
进一步的，所述步骤(1)中印刷工装为一块0.15mm厚的304钢片，面积不小于LGA元件，其上存在与LGA焊盘尺寸相同的开孔；所述印刷工装与基底钢网对准后，用胶带粘接固定。在锡膏印刷后还应进行对锡膏外形的光学检测，LGA处锡膏高度不小于0.2mm。
进一步的，所述的降温工装为合成石材料的罩子，内部空腔体积大于LGA元件，侧面设置透气槽。降温工装的顶盖厚度根据LGA厚度选择，LGA厚度大于4mm时降温工装顶盖厚度为1mm，LGA厚度小于4mm时降温工装顶盖厚度为2mm。
进一步的，在步骤(4)中焊接中应对实际焊接温度进行测量，LGA底部焊点最高温度应在205℃～210℃之间，其余元件焊点温度应在220℃～230℃之间。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现了对含LGA元件的印制板组件的一次焊膏涂覆、贴装及焊接，不需对LGA元件进行预处理，减少生产工序，缩短了印制板组件的生产周期，降低了生产成本。
2、降低生产现场物料控制难度，无需区分LGA元件，且减少LGA元件焊接次数，避免多次受热可能引发的元件可靠性下降问题。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是安装印刷工装的示意图。
图3是印刷工装的开孔示意图。
图4是安装降温工装的示意图。
图5是降温工装示意图。
图中标号：1-印刷工装；11-印刷工装开孔；2-基底钢网；3-印制板；31-LGA焊盘；32-LGA元件；4-降温工装；41-透气槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明内容作进一步的详细说明：
实施例1为某交换板，印制板板材为环氧玻璃层压(FR4)，厚度2mm，贴装元件中存在LGA元件，型号为LTM8025IV(LGA70)，元件厚度4.3mm。焊料选择有铅锡膏(Sn63Pb37)，焊接采用十温区回流焊炉。实施例焊接的工艺流程如附图1所示。
(1)在基底钢网上粘接印刷工装后进行锡膏印刷
如图3所示，印刷工装1其上按照LGA焊端阵列开方孔11，方孔尺寸为0.65mm*0.65mm，共计70个；将印刷工装1与基底钢网2的孔位对准后，用胶带固定。使用自动印刷机，将钢网及工装上的孔位与印制板3上的LGA焊盘31对准，并进行锡膏印刷。
通过光学检测设备，检测得到LGA处锡膏的高度在0.23mm。
(2)贴装元件
用自动贴片机对板上所有元件进行贴装。
(3)放置降温工装
选择顶盖厚度为2mm的降温工装4，四个侧面有透气槽41，将其放置到LGA元件32的上方。
(4)再留焊接
使用炉温测试仪，对样板上最冷点、最热点、LGA外侧焊点等处进行实际炉温测定。
本例中，再流焊炉设定的温度如表所示：
通过炉温测试仪测得的数据：印制板上冷点峰值温度为222℃，热点峰值温度为227℃，即印制板上除LGA以外元件焊接峰值温度均在222℃-227℃之间；LGA元件焊点峰值温度为208℃。
本实施例总计焊接50件，用X-RAY对LGA元件焊点进行检验。所有焊点均满足IPC-A-610G中8.3.12.4表面贴装面阵列-空洞小于25％的要求，计算可得焊点最大空洞约为7％。
Claims (2)
1.一种降低LGA焊点空洞率的一次焊接工艺，其特征在于：
步骤(1)：在基底钢网上粘接印刷工装后进行锡膏印刷；所述锡膏印刷后还应进行对锡膏外形的光学检测，LGA处锡膏高度不小于0.2mm；
步骤(2)：在印制板上贴装元件；
步骤(3)：在LGA元件上放置降温工装,在焊接中使LGA底部焊点最高温度在205℃～210℃之间，其余元件焊点温度在220℃～230℃之间；降温工装为合成石材料的罩子，内部空腔体积大于LGA元件，侧面设置透气槽；
步骤(4)：整板进行再留焊接；
所述降温工装的顶盖厚度根据LGA厚度选择，LGA厚度大于4mm时降温工装顶盖厚度为1mm，LGA厚度小于4mm时降温工装顶盖厚度为2mm。
2.根据权利要求1所述的一种降低LGA焊点空洞率的一次焊接工艺，其特征在于：
所述步骤(1)中印刷工装为一块0.15mm厚的304钢片，面积不小于LGA元件，其上存在与LGA焊盘尺寸相同的开孔；所述印刷工装与基底钢网对准后，用胶带粘接固定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210083173.9A CN114430625B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种降低lga焊点空洞率的一次焊接工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210083173.9A CN114430625B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种降低lga焊点空洞率的一次焊接工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114430625A CN114430625A (zh) | 2022-05-03 |
| CN114430625B true CN114430625B (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=81313484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210083173.9A Active CN114430625B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种降低lga焊点空洞率的一次焊接工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114430625B (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4912857A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-03 | Electrovert Ltd. | Cooling and exhaust unit for solder reflow system |
| US6042474A (en) * | 1997-06-04 | 2000-03-28 | Lsi Logic Corporation | Compact ventilation unit with exhaust ports for electronic apparatus |
| CN101384136A (zh) * | 2008-10-17 | 2009-03-11 | 林克治 | 软性线路板表面贴装工艺及其使用的磁性治具和钢网 |
| CN101395980A (zh) * | 2006-03-09 | 2009-03-25 | 莱尔德技术股份有限公司 | 包括框架和具有多闩锁位置的罩盖的emi屏蔽和热管理组件 |
| CN102083281A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-06-01 | 北京遥测技术研究所 | 一种提升高频qfn器件焊装可靠性的方法 |
| CN107124835A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-01 | 杭州晶志康电子科技有限公司 | 回流焊贴片工艺 |
| CN208369986U (zh) * | 2018-07-09 | 2019-01-11 | 成都同步电子制造有限公司 | 一种lga器件搪锡治具 |
| CN213280272U (zh) * | 2020-09-08 | 2021-05-25 | 佰电科技(苏州)有限公司 | 倒插元件焊膏印刷并回流焊接的过炉托盘 |
| CN214134395U (zh) * | 2020-12-29 | 2021-09-07 | 康耐威(苏州)半导体科技有限公司 | 用于真空回流焊的冷却机构 |
| CN113438825A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 江西省兆驰光电有限公司 | 一种smt贴片方法及led封装器件 |
| CN113677104A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种lga器件低空洞率焊接工艺方法 |
| CN113747679A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-03 | 天津津航计算技术研究所 | 军工有铅无铅混装印制板组件通孔插装器件回流焊接方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3960115B2 (ja) * | 2001-05-24 | 2007-08-15 | 松下電器産業株式会社 | 携帯用電力増幅器 |
| JP2011077129A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Fujitsu Ltd | ハンダ付け方法 |
-
2022
- 2022-01-25 CN CN202210083173.9A patent/CN114430625B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4912857A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-03 | Electrovert Ltd. | Cooling and exhaust unit for solder reflow system |
| US6042474A (en) * | 1997-06-04 | 2000-03-28 | Lsi Logic Corporation | Compact ventilation unit with exhaust ports for electronic apparatus |
| CN101395980A (zh) * | 2006-03-09 | 2009-03-25 | 莱尔德技术股份有限公司 | 包括框架和具有多闩锁位置的罩盖的emi屏蔽和热管理组件 |
| CN101384136A (zh) * | 2008-10-17 | 2009-03-11 | 林克治 | 软性线路板表面贴装工艺及其使用的磁性治具和钢网 |
| CN102083281A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-06-01 | 北京遥测技术研究所 | 一种提升高频qfn器件焊装可靠性的方法 |
| CN107124835A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-01 | 杭州晶志康电子科技有限公司 | 回流焊贴片工艺 |
| CN208369986U (zh) * | 2018-07-09 | 2019-01-11 | 成都同步电子制造有限公司 | 一种lga器件搪锡治具 |
| CN213280272U (zh) * | 2020-09-08 | 2021-05-25 | 佰电科技(苏州)有限公司 | 倒插元件焊膏印刷并回流焊接的过炉托盘 |
| CN214134395U (zh) * | 2020-12-29 | 2021-09-07 | 康耐威(苏州)半导体科技有限公司 | 用于真空回流焊的冷却机构 |
| CN113438825A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 江西省兆驰光电有限公司 | 一种smt贴片方法及led封装器件 |
| CN113677104A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种lga器件低空洞率焊接工艺方法 |
| CN113747679A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-03 | 天津津航计算技术研究所 | 军工有铅无铅混装印制板组件通孔插装器件回流焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114430625A (zh) | 2022-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7595991B2 (en) | Using the wave soldering process to attach motherboard chipset heat sinks | |
| US4012832A (en) | Method for non-destructive removal of semiconductor devices | |
| US6054008A (en) | Process for adhesively attaching a temporary lid to a microelectronic package | |
| US20060273467A1 (en) | Flip chip package and method of conducting heat therefrom | |
| CN114430625B (zh) | 一种降低lga焊点空洞率的一次焊接工艺 | |
| US20080295957A1 (en) | Method of making electronic component and heat conductive member and method of mounting heat conductive member for electronic component | |
| WO2014090096A1 (zh) | 一种led芯粒的固晶方法 | |
| CN1874654B (zh) | 焊接方法、电子部件和部件调换方法 | |
| US6276593B1 (en) | Apparatus and method for solder attachment of high powered transistors to base heatsink | |
| US20040080033A1 (en) | Flip chip assembly and method for producing the same | |
| CN110091022A (zh) | 微带电路模盒的焊接方法 | |
| CN212848320U (zh) | 一种用于芯片封装的脉冲加热块结构 | |
| CN112185916A (zh) | 一种倒装焊芯片的双通道气密性封装结构及其工艺 | |
| CN112467021A (zh) | 一种新型结构的热电模块及其制作方法 | |
| US20110177656A1 (en) | Optimized lid attach process for thermal management and multi-surface compliant heat removal | |
| CN112738980A (zh) | 一种散热板与印制板之间绝缘方法 | |
| CN201940720U (zh) | Bga元件返修夹具 | |
| CN108705168B (zh) | 一种防止法兰盘安装变形的功放管保护结构及其成型方法 | |
| JP2000150775A (ja) | 半導体素子実装治具および半導体素子実装方法 | |
| CN214378378U (zh) | 一种贴片二极管的焊接工装 | |
| CN118215233A (zh) | 一种陶瓷基板表面贴装的工艺方法 | |
| CN215266267U (zh) | 间隔件及双面冷却功率模块 | |
| CN219536398U (zh) | 一种芯片快速导热散热结构 | |
| US20080160673A1 (en) | Assembly of thin die coreless package | |
| CN112775509B (zh) | 一种焊接to封装元器件时降低空洞率的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 210003 No. 346, Zhongshan North Road, Jiangsu, Nanjing Applicant after: 724 Research Institute of China Shipbuilding Corp. Address before: 210003 No. 346, Zhongshan North Road, Jiangsu, Nanjing Applicant before: 724TH RESEARCH INSTITUTE OF CHINA SHIPBUILDING INDUSTRY Corp. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |