SIP芯片易出现溢锡短路案例分析以及焊料如何选择

geronimo123

1      案例分析

Ø背景：某SIP芯片产品在客户使用端发现有短路情况，经过FA分析确认存在SMT连锡情况

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Ø围堵对策：

1.基板上线前抽检20%基板来料是否有沾锡，若有直接报废，并反馈比例；

2.基板在印刷后，贴片前，增加显微镜100%检验，确认印刷效果OK后再贴片；

3.过炉后的基板抽检20%X-ray,重点确认是否有零件下面连锡短路情况，若有需增加抽检比例；

Ø原因分析

料：1. 基板来料沾锡---之前批次生产反馈来料有此异常；---无法排除

    2. Bad mark 散落的锡珠残留---无法排除

机：印刷偏移----如果是偏移，连锡可能是全部而非局部，排除üü

法：钢网厚度不合适，锡量偏大----锡膏厚度正常，钢网厚度0.08mm正常，排除
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此次生产中，在炉后检验时发现（未清洗），badmark数目偏多，且在badmark；产品周围有发现良品零件上沾有锡珠

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Ø从分析可知，造成SMT零件连锡的主要原因:

（如moding前清洗不到位，易造成芯片分层，进而导致回炉焊或吹焊时溢锡短路现象）

Ø改善对策

反馈基板供应商优化坏品Laser区域

更改Laser区域后，Bad mark产品印刷锡膏后打箭头处锡球不会“乱窜”；同时确保SMT后清洁到位。

p反馈基板供应商改善减小badmark比例

p按照量产板标准平均badmark 比例5%，最大不超过10%；bad mark

p不仅容易造成上述不良，同时增加了生产的困难及降低了生产效率

2      锡膏2.1   L23-SSG-010-42-10 Sn42/Bi58

• 型号来源：(某司量产使用)
  
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L20-SSG-010-42-10Sn42/Bi58 SOLDER PASTE是SOLDER POWDER和FLUX混合而成的製品，通常被使用於表面實裝製程上（SMT）。千住金屬的鍚膏使用氧化極微之SOLDER POWDER和優良化學安定性之FLUX組合而成，具有高度賴性，良好的保存性，而且具備高焊接性，幾乎不發生鍚球發散現象的優良產品。千住金屬的SOLDER PASTE有印刷型及Dispensor型，比照美國聯邦規格QQ-S-571等級，有RA TYPE及RMA TYPE。依照FLUX殘渣狀態，洗淨方式有分為標準TYPE、低殘渣TYPE、水溶性TYPE等分類。可對應各種不同作業條件的需求。该款无铅低温锡膏熔点138℃作业温度需求150-170℃（Time 90-120Sec）,为目前最适合的焊接材料，由于低温作业提升制造良率，广泛应用于CPU散热器及散热模组；及热管这个行业中的无铅焊锡.其性能在IBM 波焊制程中使用此材料而得到验证。

2.2  Sn99.3%Cu0.7%-WS609

• 型号来源：由华天提供锡膏成分
  
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2.3  不同成分锡膏熔点对比

合金	熔点(℃)	应用
Sn96.5Ag3Cu0.5	217	含卤素，满足IPC卤素标准，可焊性好 残留阻抗高，可以满足各类电子、电器产品的组装焊接，通用性强。
Sn96.5Ag3Cu0.5	217
Sn99Ag0.3Cu0.7	217-226
Sn99Ag0.3Cu0.7	217-226
Sn42Bi58	138	含卤素，含铋合金，熔点与焊点强度均比锡银铜低，通常因为电路板等被焊接材料因为不能承受高温而改用此类合金的锡膏。
Sn64Bi35Ag1	145-172
SnBi30Cu0.5	149-186
SnBi17Cu0.5	190-209
Sn95Sb5	232-240	含卤素，含锑合金，熔点比锡银铜高，通常应用在需要过二次回流焊接的电路板或集成模块上。
Sn95Sb5	245-250
Sn89Sb10.5Cu0.5	242

2.4  高温锡膏与低温锡膏有什么区别

无铅锡膏分为低温、中温、高温三种。一般低温无铅锡膏的熔点是138℃，中温锡膏的熔点是172℃，高温锡膏的熔点是217-227℃。

• 用途不一样
  
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高温锡膏适用于高温焊接元件与PCB；而低温锡膏则适用于那些无法承受高温焊接的元件或PCB，如散热器模组焊接，LED焊接，高频焊接等等。

• 焊接效果不同
  
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回流焊中，高温锡膏焊接性较好，坚硬牢固，焊点少且光亮；低温锡膏焊接性相对较差些，焊点较脆，易脱离，焊点光泽暗淡。

• 合金成分不同
  
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高温锡膏的合金成分一般为锡、银、铜（简称SAC）；

低温锡膏的合金成分一般为Sn-Bi系列，包含SnBi、SnBiAg、SnBiCu等各种合金成分，其间Sn42Bi58为共晶合金，其熔点为138℃，其它合金成分皆无共晶点，熔点也各不相等。

• 印刷工艺不同
  
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高温锡膏多用于第一次回流焊印刷中，而低温锡膏大部分是用在双面回流焊工艺时的第二次回流的时候。因为第一次回流面有较大的器件，当第二次回流使用同一熔点的焊膏时容易使已焊接的第一次回流面（二次回流过炉时是倒置的）的大的器件出现虚焊甚至脱落，因此第二次回流时一般采用低温焊膏，当其达到熔点时但第一次回流面的焊锡不会出现二次熔化。

• 配方成熟度不同
  
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高温锡膏的配方相对来说更成熟，成分稳定，湿润性适中；低温锡膏配方相对来说，成熟度次一点，成分不稳定，容易干，粘性保持性差。

3      分析与建议

由于SIP芯片不同于单颗裸芯集成的普通封装芯片，而是多颗无源与有源分粒器件集成的SIP封装芯片，前者一般只用到银胶进行粘连，一般不会受回流焊影响；而后者需要采用银胶与锡膏，除去封装时的一次过炉，后续还需要进行1～3次过炉，目前华天采有的锡膏熔点为227℃，工作温度为280±20℃，如果客户应用时采用低温锡膏还好，如高温锡膏，加上封装时清洗不到位或是有芯片有分层现象，不排除有会出溢锡现象。

建议：

• 量产可以考虑含卤素，含锑合金，熔点比锡银铜高，可以达到250左右。
• 调试由于需要多次上加热焊台，可继续采用目前用的SN-AG-BI成分的锡膏或是L23-SSG-010-42-10 Sn42/Bi58。
  
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nevadaooo

适当减小badmark比例

tutututut

SIP封装是由多个封装集成的