BGA 器件焊接工藝分析與質(zhì)量控制

張笑

摘 要：文章從BGA器件焊盤設(shè)計、儲存、預(yù)處理、印刷等幾個方面闡述影響B(tài)GA器件焊接質(zhì)量的因素，從而保證電子通信產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：BGA焊盤設(shè)計;儲存;預(yù)處理;BGA印刷

現(xiàn)代電子設(shè)備，特別是軍用電子裝備，越來越朝向輕、薄、短、小、高密度化、高自動化和高精度方向發(fā)展。BGA器件具有芯片尺寸小、功耗低、信息處理量大、穩(wěn)定性更高等優(yōu)點(diǎn)，因此BGA器件應(yīng)用越來越廣泛。BGA器件的可靠焊接，已成為印制電路板組裝方面必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。除了印刷、貼裝、回流參數(shù)的影響因素外，重點(diǎn)考慮以下因素。

1 BGA焊盤設(shè)計

據(jù)統(tǒng)計，在表面貼裝技術(shù)中，70%的焊接缺陷是由設(shè)計原因造成的。因此，BGA焊盤大小及形狀直接關(guān)系到BGA器件的焊接質(zhì)量，焊盤設(shè)計尺寸如表1所示。曾有設(shè)計師將球徑0.5mm，間距0.8mm的BGA焊盤直徑設(shè)計為0.3mm，生產(chǎn)后出現(xiàn)BGA虛焊的比例高達(dá)6%。后來設(shè)計師將焊盤直徑改為0.4mm，采用完全相同的焊接工藝，所有的虛焊問題均沒有再次出現(xiàn)。

2 BGA儲存

元器件庫接到BGA器件后，清點(diǎn)時盡量不破壞原包裝袋，如必須拆開清點(diǎn)，應(yīng)在最短時間內(nèi)清點(diǎn)完，完畢后放入原包裝袋，抽真空包裝，直接存放于貨架。如果沒有原包裝，須立即放入10%RH以下的防潮柜中儲存，同時注明打開包裝的暴露時間（包括檢驗(yàn)暴露時間）。發(fā)放BGA器件時，確保BGA器件在標(biāo)簽上規(guī)定的車間壽命內(nèi)用完，減少儲存、備料、生產(chǎn)等過程的BGA器件暴露時間[1]。

3 BGA預(yù)處理

器件領(lǐng)用后，如不及時裝配，應(yīng)直接放入10%RH以下的防潮柜中儲存。如果需要直接使用而濕度指示卡又沒有受潮顯示，可以直接使用;若濕度指示卡變色，必須按濕敏等級要求進(jìn)行烘烤后再使用，如表2所示。如果沒有濕度指示卡，標(biāo)注的暴露時間低于相應(yīng)濕度等級的車間壽命，根據(jù)實(shí)際暴露的環(huán)境條件和時間，烘烤時間和溫度可適當(dāng)調(diào)整。對于沒有標(biāo)注暴露時間或時間已經(jīng)超出車間壽命的，必須按表2的時間進(jìn)行烘烤處理。

烘烤時必須注意靜電防護(hù)，所有操作都需要采取靜電防護(hù)措施，不能赤手直接接觸器件，尤其是在烘烤后，環(huán)境比較干燥，極易產(chǎn)生靜電。一般，裝在高溫料盤（如高溫Tray盤）中的器件都可以在125℃溫度下進(jìn)行烘烤，除非廠商特殊注明了溫度，烘烤時一定要控制好溫度和時間。如果溫度過高或時間過長，很容易使器件氧化，或在器件內(nèi)部接連處產(chǎn)生金屬間化合物，從而影響器件的可焊性。烘烤結(jié)束后不要將器件存儲在烘箱中。烘烤停止后10min內(nèi)就要將器件取出使用，或?qū)⑵鋾簳r存放在10%RH以下的防潮柜中。

4 BGA印刷

錫膏印刷是BGA裝配過程的主要工序之一，錫膏印刷質(zhì)量的好壞對BGA的焊接質(zhì)量有非常大的影響。在錫膏印刷過程中，要確保每個焊盤焊膏覆蓋率達(dá)90%以上，焊盤偏移小于0.1mm，焊膏形狀整齊，無漏印、少印、粘連、坍塌等缺陷。否則，會造成虛焊、橋連等焊接質(zhì)量問題，未用工裝夾具時BGA焊盤印刷錫膏效果圖如圖1所示。

由于我公司產(chǎn)品具有多品種、小批量特點(diǎn)，需要手工印刷錫膏。除了鋼網(wǎng)開口設(shè)計、操作的熟練程度，印制板和鋼網(wǎng)的對位也是一項關(guān)鍵因素，為了保證印刷的可靠性，制作一套工裝夾具如圖2所示，使印制板兩面均能保持水平。

印制板工裝夾具，由6部分組成：支撐塊、滑塊、調(diào)節(jié)板、滑桿、緊固螺釘、調(diào)節(jié)螺釘。

將滑塊2與調(diào)節(jié)板3通過調(diào)節(jié)螺釘6組合裝配在一起，注意調(diào)節(jié)板3的兩端均有調(diào)節(jié)螺釘;

將組裝好的工具通過滑桿4連接起來，并在滑塊的兩端分別裝上緊固螺釘5;

在滑桿4四周裝上支撐塊1，抬高印制板工裝夾具以便能夠容易地調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘6，使印制板能夠水平處于工裝夾具上;

將鋼網(wǎng)放到印制板上，即可平整快速地印刷錫膏。

根據(jù)設(shè)計方案，印刷效果圖如圖3所示。經(jīng)驗(yàn)證，該印制板工裝夾具具有較強(qiáng)實(shí)用性，提高了BGA器件的裝配焊接可靠性。

5 結(jié)語

影響B(tài)GA焊接質(zhì)量的因素很多，除了焊接工藝參數(shù)外，還受到設(shè)計、儲存等因素的影響，因此需要設(shè)計、采購、生產(chǎn)等各部門互相協(xié)作、共同探討，以提高BGA的焊接質(zhì)量，從而保證電子產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃麗娟，朱正虎，王民超.金屬封裝BGA（CCGA）器件焊接工藝優(yōu)化研究[J].機(jī)械工程師，2019，334（04）：168-170.