BGA焊接常见问题分析

现代电子产品一直朝着细线和超薄的方向发展，应用电子元件越来越小。此外，越来越多的具有细间距IC（集成电路）封装的电子元件已经组装在PCB（印刷电路板）上，尤其是BGA（球栅阵列）和CSP（芯片级封装）元件。元件间距从0.65mm和0.5mm转换为0.4mm或更小; PCB厚度从1.6mm和1.2mm到1.0mm，0.8mm或0.6mm或更小; PCB层数从双面或8层分为12层，18层或更多层; BGA安装模式，从单个安装到POP（封装上的封装）。上面提到的所有开发一直在挑战我们的PCB制造和PCBA能力，然而，BGA的焊接质量是一个关键因素，一旦一个程序得到不充分的关注或者做出不合适的措施，就会导致BGA裂缝。 。在BGA上出现裂缝的最常见位置是焊盘和焊盘底部的焊接连接。一般来说，裂缝最多发生在BGA元件的四个角，然后是四个边，因为它们承受的应力最大。

将解释导致BGA焊接出现裂纹的原因在以下段落中。

低质量的PCB导致BGA裂缝

•错误选取T g 和T d

从铅制造到无铅制造，回流焊接和由于SMT（表面贴装技术）组装要求，波峰焊接温度必须提高。有些人只是认为可以选择具有高T g （玻璃化转变温度）的基板材料用于PCB板。他们只是认为管理和控制Z轴扩展至关重要。主要目的是阻止分层厚电路板和14层或更多PCB，并阻止PTH（镀通孔）出现裂缝，因为PCB的Z轴扩展很大程度上会导致PTH孔在回流或波峰焊接过程中断壁。然而，除非T d （分解温度）被认为完全解决了PCB裂缝问题，否则T g 无法抵消无铅工艺过程中产生的裂缝。 IPC中涉及PCB基板材料的三个T d 水平：310°C，325°C和340°C。

总之，在此过程中，基质材料测定，T g 和T d 越高越好。但PCB制造成本是一个必不可少的考虑因素，基于这种基础材料应该选择具有令人满意的T g 和T d 的基板材料。

•预浸料中凝胶含量不足

外层和内层之间使用的预浸料中凝胶含量不足会导致铜箔在高温下产生气泡。

•不合适的铜型材选择

通常，普通型材分为三类：标准型材，低型材和非常低的型材。标准型材不含铜板的规定，因为粘合性高但过高的型材往往会导致蚀刻不良，这进一步降低了线宽和阻抗控制的稳定性。较低的轮廓调节最大轮廓SPEC为0.4mil（10.2μm）。到目前为止，大多数PCB制造商都在利用较低的外形。非常低的轮廓调节最大轮廓SPEC为0.2mil（5.1μm），这通常仅用于PCB制造中，具有特殊的细线要求，例如2mil走线宽度。

•低执行PCB层压

每当低强度PCB层压发生时，黑色素或褐化不足都会导致粘附性差。

•低性能焊料掩模显影或表面处理

低性能焊料掩模显影或表面光洁度会导致焊接缺陷。例如，当OSP膜太厚或太薄，接收不合适的预处理或经过太长的保持时间时，往往会产生表面氧化。

•BGA焊盘太小大小

在设计阶段，当BGA焊盘尺寸太小时，可能是由于过蚀刻或没有蚀刻因子的补偿值而发生。

BGA的不受信任的材料和布局

•当BGA进料的基材Z轴膨胀太大时，它具有低剥离强度和T d 太低，这两种情况都可能导致锡裂缝。

•真空包装在IQC（进货质量控制）检查后未实施，真空包装破损在焊接前将BGA粘合剂焊接到电路板表面两个多小时之前，所有这些都会导致焊接不良。

•在BGA布局期间，焊盘尺寸永远不会太小除特殊情况下使用的衬垫外，衬垫尺寸绝不能低于BGA的半间距减去2密耳。此外，BGA四角的焊盘尺寸应比焊盘大1m。

•BGA的四个角最好设计成SMD（焊接掩模定义）因为放大BGA基底和焊盘周围的焊接掩模盖的存在将显着改善焊盘的抗裂性。由于使用焊接掩模定义焊接，焊接只能覆盖表面而忽略侧面，这导致焊接连接强度比铜定义焊接更差。

•采用ENIG表面处理的PCB会导致产生裂缝BGA焊接连接更容易。 ENIG永远不能在BGA上使用，其焊盘厚度低11mil，OSP更合适。

过程控制不足或装配条件不足

•在模板设计阶段，BGA组件的四个角和每个侧面应比垫的厚度大1mil到2mil。模板开口尺寸应根据BGA组件的规格设计，包括间距，BGA焊球和焊球成分。

•在印刷过程中，支撑销不应对抗BGA由于BGA焊盘的污染，阻止假焊接和枕头效应。此外，还必须特别注意印刷刮刀压力和印刷质量控制。

•安装阶段应强调拾取器BGA的晶圆位置，元件厚度设置和拾取压力量。

•在IR回流过程中存在更多裂缝的机会，需要特别注意：
a。在双面PCB制造过程中，必须考虑PCB变形程度。在回流焊接过程中可以使用夹具，并且必须仔细考虑夹具的基板，因为它可能因高温和冷却而收缩。
b。必须仔细检查进来的BGA组件，看是否在焊球上发生下沉。此外，焊球的合金成分和BGA基板材料的Z轴膨胀与PCB板之间的兼容性。