BGA焊点的缺陷分析与工艺改进（ 11）.doc

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1、BGA焊點的缺陷分析與工藝改進    [摘要]：本文將結合實際工作中的一些體會和經驗，就ＢＧＡ焊點的接收標準、缺陷表現及可靠性等問題展開論述，特別對有有爭議的一種缺陷　　　空洞進行較爲詳細透徹的分析，並提出一些改善ＢＧＡ焊點質量的工藝改進的建議。［Ａbstract］:Theacceptablecriterions,solderdefectsandreliabilityofBGAsolderjointarediscussedhere.Es-peciallyadisputeddefectbehave,void,willbeanaluzeddetailed.Somesuggestionsofimpr

2、ovingBGAsoldetjointqualitywillbealsoputforward.BGA器件的應用越來越廣泛，現在很多新産品設計時大量地應用這種器件，由於衆所周知的原因,ＢＧＡ的焊接後焊點的質量和可靠性如何是令很多設計開發人員、組裝加工人員頗爲頭痛的問題。由於無法用常規的目視檢查ＢＧＡ焊點的質量，在調試電路板發現故障時，他們經常會懷疑是ＢＧＡ的焊接質量問題或ＢＧＡ本身晶片的原因，那麽究竟什麽樣的ＢＧＡ焊點是合格的，什麽樣的缺陷會導致焊點失效或引起可靠性問題可靠性問題呢？本文將就ＢＧＡ焊點的接收標準、缺陷表現及可靠性等問題展開論述，特別對有爭議的一種缺陷　　　空洞進行較爲透徹的分析。

3、１.ＢＧＡ簡介　　　ＢＧＡ是一種球柵陳封裝的器件，它出現於２０世紀９０年代初，當時由於有引線封裝的器件引腳數越來越多，引線間距越來越小，最小的器件間距已經達到0.3mm(12mil),這對於組裝來講，無論從可製造性或器件焊接的可靠性都已經達到了極限，出錯的機會也越來越大。這時一種新型的球柵陣列封裝器件出現了，相對於同樣尺寸的ＱＦＰ器件，ＢＧＡ能夠提供多至幾倍的引腳數（對於ＢＧＡ來講其晶片下面的焊球就相當於引腳）而引腳的間距還比較大，這對於組裝來講是件好事，可以大幅度地提高焊接合格率和一次成功率。　　通常塑膠封裝的ＰＢＧＡ是應用在通信産品和消費産品上最多的一種器件，它的焊球成分是普通的63n/3

4、7Pb,共晶焊料。軍品上有時應用陶瓷封裝的ＣＢＧＡ器件，它的焊球是一種高溫的１０Ｐb/90Sn的非共晶焊料。隨著ＢＧＡ器件的不斷發展，在美國和日本都開發出了更小封裝的微型ＢＧＡ，其封裝尺寸只比晶片大不超過２０％，一般被子稱作µＢＧＡ（microBGA）或ＣＳＰ，它們的焊球最小已達到0.3mm（１２mil）,焊球間距最小已達到0.5mm(12mil).實際上，對於印製板製造廠來講，在如此小焊球間距間製作過孔是一項難度非常高的工作。２.ＢＧＡ焊拉質量的檢查對於ＢＧＡ來講由於焊球在晶片的下面，焊接完成之後很難去判斷其焊接質量。在沒有檢查設備的情況下，先目視觀察最外面一圈焊的塌陷是一致，再將晶片對著光

5、看，如果每一排每一列都能透過光，那麽可以斷定沒有連焊，有時尺寸大一點的焊錫也能看見。但用這種方法判斷是否裏面的焊點是否存在其他缺陷或焊點裏面是否有空洞。要想更清楚地判斷焊點的質量，還必須使用Ｘ光焊點檢查儀。傳統的二維Ｘ射線直射式照相設備比較便宜，但其缺點是在ＰＣＢ板的兩面的所有焊點都同時在一張照片上顯影，對於在同一位置兩面都有元件的情況下，這些焊錫形成的陰影會重疊起來，分不清是哪個面的元件，如果有缺陷的話，也分不清是哪個層的問題。這樣，無法滿足精確地確定焊接缺陷的要求。另外一种ＨＰ　５ＤＸ電路板檢查儀是專門用來檢查焊點的Ｘ射線斷層掃描檢查設備。當然它不僅能夠檢查ＢＧＡ，電路板上所有封裝的焊點它

6、都可以檢查。雖然以前人們認爲這種設備太昂貴，用來進行焊點的檢查成本太高，但隨著ＢＧＡ器件的應用越來越廣泛，人們已經能接受這種昂貴的設備了。ＨＰ　５ＤＸ採用的是Ｘ射線斷層照相，通過它可以把焊接球分層，産生斷層照相的效果。Ｘ射線斷層照相的圖片能夠根據ＣＤＡ原始設計資料和用戶設置的參數進行自動分析焊點，它即時地進行斷層掃描，能夠在幾十秒或２分鐘之內（視電路板焊點的數量及複雜程度不同）對ＰＣＢ的兩面的所有元件的所有焊點進行精確的對比分析，得出焊接合格與否的結論。爲什麽斷層掃描的Ｘ射線照相能夠得到清晰度非常高的效果呢？這是由其工作原理決定的。ＨＰ　５ＤＸ系統的Ｘ射線是由位於設備上端的一個Ｘ射線管産生的。

7、工作時，必須將電壓從２２０Ｖ升至１６０ＫＶ，電流爲１００　mA。在高電壓下産生的電子束照射到金屬鎢上會産生Ｘ射線。這一束Ｘ射線斜著射下來，以７６０轉／秒的速度高速旋轉。同時在下面還不一個閃爍器平臺也以同樣的速度與Ｘ射線同步旋轉。閃爍器平臺實際上是一個對Ｘ光敏感的接收器。一般來講金屬，錫、鉛等重金屬Ｘ光不會透過，會形成深色的景象，而一般的物質則被Ｘ光穿透，什麽都看不到。Ｘ光在光源與閃爍器平臺之間的某