BGA焊接的開(kāi)焊可由幾種因素引起,包括焊膏料不足,可焊性不良,共面性差,貼裝偏位,熱失配以及穿過(guò)阻焊層的排氣現(xiàn)象等。各種因素的影響分述如下。
1.焊膏量不足
開(kāi)口堵塞引起的焊膏印刷量不足會(huì)產(chǎn)生開(kāi)焊現(xiàn)象,在CBGA或CCGA中這種現(xiàn)象很常見(jiàn),因?yàn)檫@兩種器件在再流時(shí)都不會(huì)發(fā)生焊膏塌陷現(xiàn)象。
2.可焊性不良
焊盤(pán)污染和氧化通常會(huì)產(chǎn)生濕潤(rùn)問(wèn)題,如果PCB焊盤(pán)受到污染,由于焊料不能與PCB焊盤(pán)濕潤(rùn),在毛細(xì)作用下,焊料流動(dòng)到焊球與元件的界面上,PCB焊盤(pán)側(cè)就會(huì)形成開(kāi)焊。焊盤(pán)的焊接性不良也會(huì)在PBGA焊球熔化塌陷后形成開(kāi)焊。
3.共面性差
共面性差通常誘發(fā)或直接引起開(kāi)焊,所以PCB不共面的最大值在局部區(qū)域不能超過(guò)5mil或者在整體區(qū)域不能超過(guò)1%(IPC-600標(biāo)準(zhǔn)中可接受類別為D,等級(jí)為2級(jí)和3級(jí))。在返修工藝中,應(yīng)當(dāng)采用預(yù)熱工序以盡量減少PCB變形產(chǎn)生的不共面。
4.貼片偏位
元件貼片時(shí)的偏位通常會(huì)引起開(kāi)焊。
5.熱失配
內(nèi)應(yīng)力引起的剪切力會(huì)產(chǎn)生焊點(diǎn)的開(kāi)焊現(xiàn)象。在特定的工藝條件下當(dāng)很大的溫度梯度穿過(guò)PCB時(shí),就會(huì)發(fā)生這種開(kāi)焊現(xiàn)象。例如,SMT再流后往往跟著波峰焊,再流中形成的PBGA角部焊點(diǎn),在波峰焊階段,從 焊點(diǎn)和封裝元件的界面處開(kāi)裂形成開(kāi)焊。在某些情況下,PBGA角部的焊點(diǎn)仍然連接元件和PCB焊盤(pán),而實(shí)際上,焊盤(pán)以及從PCB上剝離,僅僅只是和PCB的陰線相連,在這兩種情況下,PBGA的焊點(diǎn)都靠近通孔位置。
產(chǎn)生這種現(xiàn)象的根本原因在于,從PCB到封裝形成了很大的溫度梯度。在波峰焊中,熔融的焊料通過(guò)通孔到達(dá)PCB頂面,導(dǎo)致了PCB頂面的快速升溫。由于焊 料是良好的熱導(dǎo)體,因此焊點(diǎn)溫度迅速上升。相反封裝本身不是良好的導(dǎo)熱體,升溫過(guò)程非常緩慢。焊料在熔融態(tài)的機(jī)械強(qiáng)度降低,一旦發(fā)生了熱失配,在熱的 PCB和冷的PBGA之間產(chǎn)生應(yīng)力,就會(huì)產(chǎn)生封裝與焊盤(pán)間的裂紋。在某些情況下,焊盤(pán)與PCB間的粘附強(qiáng)度低于焊料封裝焊盤(pán)之間的連接強(qiáng)度,這就會(huì)造成 PCB與焊盤(pán)的剝離。角部焊點(diǎn)由于遠(yuǎn)離中心點(diǎn),因此熱失配更顯著,承受的應(yīng)力也更大。
可以采用通孔上印刷阻焊層來(lái)解決的問(wèn)題。這種方法產(chǎn)生的開(kāi)焊就比沒(méi)有覆蓋的通孔要少的多。如果生產(chǎn)的量不大,也可以在波峰焊前人工給通孔處貼上一層高溫膠帶,隔離熱量傳遞的路徑,解決開(kāi)焊問(wèn)題。
6.穿過(guò)阻焊層的排氣
對(duì)于周圍有阻焊層限制的BGA焊盤(pán),排氣不良也會(huì)產(chǎn)生開(kāi)焊現(xiàn)象,此時(shí),由于揮發(fā)物強(qiáng)行從阻焊層和封裝焊盤(pán)見(jiàn)的界面排出,因此會(huì)把焊料從封裝焊盤(pán)處吹走,形成開(kāi)焊。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)PBGA貼片前預(yù)烘干得到解決。
綜上通過(guò)以下措施可以解決BGA焊接的開(kāi)焊問(wèn)題:
①印刷足夠的焊膏
②提高PCB焊盤(pán)的可焊性
③保持PCB基板的共面性
④精確的貼裝元件
⑤避免產(chǎn)生過(guò)大的溫度梯度
⑥波峰焊前覆蓋通孔
⑦預(yù)烘干元件
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