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6.减少BGA焊点缺陷的工艺改进建议 共晶焊料的BGA在焊接过程形成焊点时,PCB板上涂覆的焊膏和器件本身的焊球要熔为一体,这个过程分为两个阶段的塌落。第一个阶段的塌落是PCB板上的焊膏先熔化,器件塌下来,第二个阶段是器件本身的焊球也熔化并与PCB板上的熔化的焊膏熔为一体,焊球再次塌落,形成一个扁圆形的焊点。 要形成完美的焊点,应注意以下几个方面: (1)使用新鲜的焊膏,保证焊膏搅拌均匀,焊膏涂覆的位置准确,器件放置的位置准确。 (2)对于塑料封装的PBGA要在焊接前以100℃烘干6-8小时,有氮气条件的话更好。若BGA含水气过多,在回流焊过程中(锡焊熔化时)形成水蒸气喷发出来,造成锡焊材料飞溅形成焊球或连焊。 (3)回流温度曲线是一个非常重要的因素。在焊接过程中,要保证焊接曲线过渡自然,使器件均匀受热,尤其在焊接区,要保证所有焊点充分熔化。否则将会由于温度不够形成冷焊点,焊点表面粗糙,或第二次塌落阶段没有充分熔化,PCB表面的焊膏与器件本身的焊锡中间出现裂纹,造成虚焊或开焊。 (4)涂覆的焊膏量必须适当,焊膏的粘度应起到对器件暂时固定的作用,还要保证在焊料熔化的焊接过程中不连焊。通常制作BGA模板时,BGA焊点的开孔尺寸通常为焊盘尺寸的70-80%,模板厚度通常为0.15mm(6mil). (5)设计BGA的焊盘时一定要将所有焊点的焊盘设计成一样大,如果某些过孔必须设计到焊盘的下面,也应当到找合适的PCB制造厂,在该焊盘的位置钻孔,而不能因为钻不了那么小的过孔,就擅自将焊盘改大,这样的话焊接后大焊盘和小焊盘上的锡量不一样多,高度也不一致造成虚焊或开焊。 (6)此外,还要强调一点是关于PCB制作时的阻焊膜问题。由于阻焊膜不合格造成的焊接失败已经很多了,所以在焊接BGA之前要先检查焊盘周围的阻焊膜是否合格,要求在BGA器件焊盘2mil宽的圆周外设计阻焊掩膜。焊接面焊盘周围的过孔也一定要涂覆阻焊膜,如图8。如果制作时把阻焊膜加到了PCB酌另一面就没用了。加阻焊膜的目的是为避免在焊接时空气从下面进来形成空洞,同时也可以避免焊锡从通孔中流出。  返修BGA是迫不得已的办法,虽然有可能修复一片焊接失败的BGA芯片,但修复一片BGA要费较长的时间,还必须有合适的焊球和能够精确对位的返修工具。植球的方法已经有不少论文在介绍了,但实际操作时植球的成功率通常不是很高。有时为了返修一片BGA要花费至少半天的时间,由此造成的资源浪费是显而易见的。即使修复好了再焊接上去,这个芯片已经承受了至少4次的回流周期,这肯定会影响焊接的可靠性,比如会加速疲劳和蠕变失效。总之,在焊接BGA之前做好充分的准备,完全有可能实现高的一次通过率,增加一次成功的把握。 7.结束语 BGA作为一种多引脚集成电路的新的封装技术,其贴装、焊接与检测在SMT技术领域中还都是新课题,需要我们在平时工作中研究总结,尽量减少或消除缺陷,不返修,这才是我们所追求的目标。
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