CQFP装联工艺分析

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CQFP（Ceramic Quad Flat Package，陶瓷四边引线扁平封装）器件以其高可靠性和优良的电气性能与散热性能，在航天等领域得到了广泛应用[1-2]。
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近年来，型号任务对航天电子产品的需求量日益增长，迫切需要在保证产品可靠性的同时，提高产品生产效率。现有大质量、大尺寸CQFP器件通常需要在器件本体底部点封环氧粘接剂以提升加固裕度，采用的装联工艺主要有2种[3]：1）先通过再流焊完成焊点钎焊，再通过PCB的预留孔于器件底部注入环氧粘接剂，室温固化；2）先在器件底部点封环氧粘接剂，然后贴片，室温固化后，手工完成焊点钎焊。这些工艺方法均存在不足之处： 2种工艺下，环氧粘接剂固化时间均为小时级，且不能与其他工序同步开展，影响工艺全流程的装联效率；若采用手工焊接，不仅生产效率较低，焊点的一致性保障难度高；若采用预留孔注胶，对操作的手法要求极为严格，要保证粘接面积的同时，避免粘接剂污染焊点，也会对生产效率造成影响。
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3 F; y# V3 e# i/ E# `3 v面对传统CQFP装联工艺生产效率较低和质量一致性难以保障的问题，本文通过工艺试验，对CQFP粘接固化、焊点钎焊在再流焊工序同步完成的工艺（后文简称“一次成型”工艺）进行了探索，并对新工艺下的焊点可靠性进行了验证。

) f4 {: ^/ g4 c; z5 M4 s2 E1 试验准备
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由于需要通过再流焊工序同时实现焊点钎焊和底部粘接剂的良好粘接固化，所以试验首先需要选用满足航天材料要求且能够兼容有铅再流焊温度曲线的高温快速固化环氧粘接剂。遴选出适用的粘接剂后，通过焊接试验，确定焊膏印刷、点胶、贴片和再流焊工序的相关工艺参数，直到工艺参数能使焊点及底填粘接剂粘接质量满足标准要求。最后，使用新工艺参数焊接试验板组件，在经历环境试验考核后，通过金相剖切验证焊点可靠性。

6 K. U# e( p! o; ^( N1.1 试验材料
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本文是以CQFP256器件作为研究对象，如图1所示，其边长为37 mm，引脚中心距0.5 mm，引脚宽度为0.2 mm，器件站高0.5 mm(器件本体底部到PCB上表面的距离)。PCB材料为FR-4，焊盘设计尺寸为3.05 mm×0.30 mm；焊料使用Sn63Pb37。
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! I* N. y# f# l# Z1.2 环氧粘接剂遴选
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) a7 N" o7 L* ~" A: E按Q/W-Q-70-01-2015《航天器材料选用控制要求》[4]遴选在再流焊炉温下快速固化的环氧粘接剂，通过调研初步选取了6种工业领域中已成熟应用的粘接剂，并针对这6种粘接剂按照如图2所示的流程开展遴选。

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; _) |6 D( V5 ?8 s' G9 H在PCB上分别点涂6种环氧粘接剂，点涂范围为直径约1 cm的圆形，点涂后将PCB放入再流焊炉中，使用典型再流焊曲线对其进行加热，检验出炉后环氧粘接剂外观，如图3所示。外观判定原则为环氧粘接剂固化表面必须平整，无表面开裂、气孔、凹凸等现象。因此，选取3号和5号环氧粘接剂进行下一步物理性能的测试筛选，考察其是否满足要求。

根据要求，针对舱内使用的环氧粘接剂技术要求，对3号、5号粘接剂的真空质损、可凝挥发物、固化度、热稳定性、剪切强度和温循后剪切强度进行了测定，测试项目和方法、标准以及实测值详见表1，可知，3号环氧粘接剂的各项性能指标良好，满足要求。反之，5号环氧粘接剂由于不满足真空质损小于1%的要求，不具备低污染性而被剔除。因此，选取3号环氧粘接剂用于“一次成型”工艺试验。
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一镇之长

陶瓷四边引线扁平封装