Flip Chip芯片焊接中助焊剂和焊膏的特点及注意事项

Flip Chip芯片焊接中助焊剂和焊膏的特点及注意事项

Flip Chip（倒装芯片）封装技术在现代电子制造中应用广泛，其焊接工艺对助焊剂和焊膏的性能要求极高。本文将详细介绍Flip Chip芯片焊接中助焊剂和焊膏的核心特点、关键注意事项以及清洗剂的选择要点，帮助技术人员更好地掌握这一工艺。

一、助焊剂/焊膏的核心特点

1. 高活性与热稳定性

• 需具备快速去除氧化膜的能力，尤其针对无铅焊料的高熔点特性（如SnAgCu合金熔点约217℃），助焊剂需在高温下保持活性。
• 热稳定温度需超过100℃，避免高温分解失效，确保焊点润湿性。

2. 低残留与环保性

• 使用免清洗配方，避免残留物腐蚀焊点或影响底部填充胶的流动性。
• 符合无铅环保要求，不含卤素等有害物质，减少挥发性有机物（VOCs）排放。

3. 润湿性与界面活性

• 通过界面活性剂降低熔融焊料表面张力，增强焊料在微小焊盘（如25μm直径焊球）上的铺展能力。
• 适用于高密度倒装焊，减少桥连风险，提升焊接良率。

4. 工艺适应性

• 支持浸蘸、喷涂、印刷等多种涂布方式，满足Flip Chip工艺中精准的助焊剂薄膜控制需求。

二、关键注意事项

1. 存储与处理

• 助焊剂需避光、防潮，远离火源及高温环境，避免易燃易爆风险。
• 开封后需密封保存，防止挥发失效，并注意保质期（过期易导致活性下降或产生杂质）。

2. 操作安全防护

• 作业人员需佩戴防护装备（护目镜、口罩、手套），避免皮肤接触或吸入挥发性气体。
• 工作区域需配备强通风系统，及时排除有害气体。

3. 工艺参数控制

• 涂布厚度：需精确控制助焊剂薄膜厚度（如浸蘸法），确保焊球均匀蘸取且无过量残留。
• 回流温度：匹配焊料熔点（如SnPb焊料需330-350℃，无铅焊料约200-250℃），避免热冲击导致芯片损伤。
• 清洗要求：若残留需清除，需采用低表面张力清洗剂，避免损伤微小焊点或底部填充胶界面。

4. 材料兼容性

• 避免与其他化学品混合，防止反应生成有害物质（如酸性活化剂与金属残留反应）。
• 底部填充胶需与助焊剂兼容，防止界面分层或空洞。

5. 焊后检测与可靠性

• 使用超声波扫描（C-SAM）检测底部填充胶空洞，并通过X-ray或金相切片检查焊点润湿性及微裂纹。
• 确保焊点金属间化合物（IMC）厚度适中（如Cu₆Sn₅层），避免脆性断裂。

三、推荐助焊剂类型

• 免清洗型：适用于高密度Flip Chip焊接，减少后道清洗步骤。
• 无铅专用型：适配SnAg、SnCu等无铅合金，优化高温润湿性。
• 底部填充兼容型：与环氧树脂胶匹配，避免界面污染导致分层。

FC倒装芯片清洗剂选择

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PCB的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。