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SMT加工:增加錫膏量可以改善BGA焊接不良?

發(fā)布時(shí)間 :2016-06-12 11:06 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
如何提升BGA焊接品質(zhì)一直是SMT工程師持續(xù)追求的品質(zhì)改善目標(biāo)之一,特別是針對(duì)細(xì)間球距(fine pitch)的BGA零件,一般我們對(duì)BGA的球距在0.8mm以下就會(huì)稱其為細(xì)間距(有時(shí)各家定義會(huì)有點(diǎn)小差異)。
BGA之所以難焊是因?yàn)槠浜更c(diǎn)全都集中在其本體的下方,焊接后難以用目視或AOI (Auto Optical Inspector)影像檢測(cè)儀器來檢查其焊接后的品質(zhì),有時(shí)候既使使用X-Ray也難以判斷其是否有空焊或假焊現(xiàn)象。(某些可以旋轉(zhuǎn)角度的X-Ray或是5DX有機(jī)會(huì)可以檢查BGA的空焊問題,但這類X-Ray檢查機(jī)所費(fèi)不貲,似乎還沒達(dá)到隨線檢查量產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。
經(jīng)驗(yàn)告訴我們,BGA焊接后最主要的品質(zhì)問題幾乎都集中在HIP (Head-In-Pillow,枕頭效應(yīng),雙球效應(yīng))。這是因電路板(PCB)流經(jīng)Reflow的回焊高溫區(qū)時(shí)容易造成PCB板材及BGA本體變形,在錫膏及BGA錫球熔融成液態(tài)時(shí)互相分離沒有接觸在一起,等電路板溫度開始下降并低于焊錫的熔點(diǎn)后,PCB及BGA 本體的變形量也漸漸變小,可是錫膏及錫球已經(jīng)凝結(jié)變回固態(tài),以致形成雙球重迭的假焊現(xiàn)象,這就是有名的HIP。
而90%以上的HIP大多出現(xiàn)在BGA的最外排錫球或其四個(gè)角落區(qū)域,這是因?yàn)锽GA封裝對(duì)角線的距離最長(zhǎng),相對(duì)的變形也就最嚴(yán)重,變形量第二嚴(yán)重的地方則是BGA最外排的錫球。
 
根據(jù)以上的經(jīng)驗(yàn),以及許多SMT前輩們做過的實(shí)驗(yàn)顯示,增加BGA的焊錫量可以有效降低這類因?yàn)闇囟仍斐砂宀淖冃嗡斐傻腍IP問題??墒且⌒腻a膏量如果增加太多反而會(huì)造成焊接短路的問題,不可不慎。
所以下面深圳宏力捷所選擇的方法是局部增加BGA的錫膏量而不是全部的錫球焊墊都增加錫量。
改變BGA的錫膏量可以從鋼板(Stencil)來下手,基本原則就是讓BGA最外一排或四個(gè)角落的錫球錫膏印刷量,比剩馀的其他錫球的錫膏量來得多,可是又不能多太多,這樣才可以在PCB與BGA本體變形時(shí)還保有足夠的錫膏與BGA底下的錫球接觸到。
深圳宏力捷選擇的方法是局部增加BGA的錫膏量而不是全部的錫球焊墊都增加錫量。
局部增加BGA錫膏量
當(dāng)BGA錫球大于0.4mm: 
將BGA外圍四個(gè)面的錫球錫膏印刷量增加,把鋼板開成正方形與原來錫球圓焊墊形成一個(gè)內(nèi)接圓,其他的錫球焊墊維持原來的量。
當(dāng)BGA錫球小于0.4mm: 
BGA 外圍四個(gè)面的錫球錫膏印刷維持不變,但是其他內(nèi)圍的錫球則減少錫膏量,將鋼板開成正方形與原來錫球圓焊墊形成一個(gè)外接圓。
 
如此一來,不論是那種尺寸的BGA,其最外圍一圈錫球的錫膏量都會(huì)比內(nèi)圈的錫膏量多出16.7%左右,用來確保PCB與BGA本體流經(jīng)高溫變形時(shí)還有足夠的錫膏可以保持與BGA底下的錫球互相接觸。
下面的圖片為BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。
BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。
 
BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。
BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。
BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。BGA錫球尺寸小于0.4mm,采用降低BGA內(nèi)圍襲球的錫膏量所得到X-Ray,稍微留意一下可以發(fā)現(xiàn)最外圈的錫量(圓的直徑)比其他內(nèi)圍的錫球上的錫量來得多一點(diǎn)點(diǎn)。也就是外圈的黑色圓形直徑比內(nèi)圈的圓形來得大一點(diǎn)點(diǎn)。
 


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