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BGA焊点的质量控制-1

作者:  来源:smt100 

 

 1、 BGA技术简介
    BGA技术的研究始于20世纪60年代,最早被美国IBM公司采用,但一直到20世纪90年代初,才真正进入实用化的阶段。
    在20世纪80年代,人们对电子电路小型I/O引线数提出了更高的要求。为了适应这一雪 QFP的引脚间距目前已从1.27mm发展到了0.3mm。由于引脚间距不断缩小,I/O数不断增加,封装体积也不断加大,给电路组装生产带来了许多困难,导致成品率下降和组装成本的提高。另方面由于受器件引脚框架加工精度等制造技术的限制,0.3mm已是QFP引脚间距的极限,这都限制了组装密度的提高。于是一种先进的芯片封装BGA(Ball Grid Array)应运而生,BGA是球栅阵列的英文缩写,它的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面(如图1所示),引线间距大,引线长度短,这样BGA消除了精细间距器件中由于引线而引起的共面度和翘曲的问题。BGA技术的优点是可增加I/O数和间距,消除 QFP技术的高I/0数带来的生产成本和可靠性问题。

    

JEDEC(电子器件工程联合会)(JC一11)的工业部门制定了BGA封装的物理标准,BGA与QFP相比的最大优点是I/O引线间距大,已注册的引线间距有1.0、1.27和1.5mm,而且目前正在推荐由1.27mm和1mm间距的BGA取代0.4mm-0.5mm的精细间距器件。
    BGA器件的结构可按焊点形状分为两类:球形焊点和柱状焊点。球形焊点包括陶瓷球栅阵列 CBGA(Ceramic Ball Grid Array)、载带自动键合球栅阵列TBGA(Tape Automatic Ball Grid Array)塑料球栅阵列 PBGA(PIastic Ball Array)。CBGA、TBGA禾口 PBGA是按封装方式的不同而划分的。柱形焊点称为 CCGA(Ceramic Column G州Array)。
    BGA技术的出现是IC器件从四边引线封装到阵列焊点封装的一大进步,它实现了器件更小、引线更多,以及优良的电性能,另外还有一些超过常规组装技术的性能优势。这些性能优势包括高密度的I/O接口、良好的热耗散性能,以及能够使小型元器件具有较高的时钟频率。
    由于BGA器件相对而言其间距较大,它在再流焊接过程中具有自校准的能力,所以它比相类似的其它元器件,例如QFP,操作便捷,在组装时具有高可靠性。据国外一些印刷电路板制造技术资料反映, BGA器件在使用常规的SMT 工艺规程和设备进行组装生产时,能够始终如一地实现缺陷率小于20PPM(Parts Per Million,百万分率缺陷数),而与之相对应的器件,例如QFP,在组装过程中所形成的产品缺陷率至少要超过其10倍。
    综上所述,BGA器件的性能和组装优于常规的元器件,但是许多生产厂家仍然不愿意投资开发大批量生产BGA器件的能力。究其原因主要是BGA器件焊接点的测试相当困难,不容易保证其质量和可靠性。

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