SMT贴片工艺过程中BGA的焊接考虑和缺陷

一.连锡短路

间距为0.060英寸(1.50mm)或0.050英寸(1.0mm)的细间距BGA芯片组件在相邻的互连位置之 间不易形成连锡短路。除间距尺寸外,还有两个因素影响连锡短路问题。

(1)与PCB板中元件焊盘尺寸相关的过多的焊锡膏

由于两个相邻位置间熔融焊锡膏的相互亲和,当焊锡膏过多时,就可能出现连锡短路。每种BGA芯片的特性各不相同,这取决于所用焊锡膏的合金成份、载体焊球的熔融温度、与载体焊料球相关的焊盘设计和载体的重量。例如,在其他条件相等的情况下,含高温焊料球载体(在板组装期间不熔化)不易形成连桥。

(2)焊锡膏坍塌

使用焊膏作为互连材料时,印刷和再流焊期间焊膏坍塌现象对连桥起重要作用。所需的 抗坍塌特性大大影响焊剂/赋形剂系统的热动态特性。因此,在既能均匀地润湿焊粉表面又 能给高粘合力的化学系统结合料中,设计为焊粉提供充分表面张力的焊剂/赋形剂系统是非 常重要的。

二.焊接点的断开或不牢

把BGA芯片连接到板上时,影响焊接点断开或不牢的主要因素有以下几点:

(1)板过分翘曲

大多数PBGA设计都要考虑从中心到组件边沿局部板翘曲最大可到0.005英寸。当翘曲超 过所需的公差级,则焊接点可能出现断开、不牢或变形。

(2)共面性公差

载体焊料球所需的共面性不像细间距引线那样严格。但较好的共面性能减少焊接点出 现断开或不牢。把共面性规定为最高和最低焊料球之间的距离,对PBGA来说,共面性为200μm是可以实现的。JEDEC把共面性标准定为150μm。应当指出,共面性与 板翘曲度直接有关。

(3)与润湿有关

(4)与再流焊过分的焊料成团有关

三.润湿不良

使用焊膏把BGA焊接到母板上时,在载体焊料球与焊膏之间或焊膏与焊盘接触面之间可能出现润湿问题。外部因素(包括BGA制造工艺、板制造工艺及后序处理、存放和暴露条件 )可能会造成不适当的润湿。润湿问题还可能由金属表面接触时内部相互作用引起,这取决 于金属亲合特性。焊剂的化学特性和活性对润湿也有直接的影响。

四.焊锡膏成团

回流焊后,板上疏松的焊料团如不去除，工作时可导致电气短路,也可使焊缝得不到足 够的焊料。形成焊料团的原因有以下几种情况:

（1）对于焊粉、基片或再流焊预置没有有效地熔融,形成未凝聚的离散粒子。

（2）焊料熔融前(预加热或预干燥)焊膏加热不一致,造成焊剂活性降级。

（3）由于加热太快造成焊膏飞溅,形成离散的焊粉或侵入到主焊区外面。

（4）焊膏被湿气或其它高”能量”化学物质污染,从而加速溅射。

（5）加热期间,含超细焊粉的焊膏被有机物工具从主焊区带走时,在焊盘周围形成晕圈。

（6）焊膏和焊接防护罩之间的相互作用。