BGA空洞一直是一個有爭議的問題,一種觀點認為空洞位置是一個應力集中點,會影響焊點的機械特性,降低焊點的強度、延展性、蠕變和疲勞壽命;同時也會形成過熱點,降低焊點的可靠性。
但另一種觀點認為,空洞可以中止焊點中裂紋的擴展,對裂紋的蔓延有抑制作用,如下圖所示。這兩種觀點都有一定的道理,為了更好地理解空洞對BGA焊點可靠性的影響,了解一下電子加工行業內對BGA空洞的接受標準。
空洞可以終止焊點裂紋的擴展示意圖
IBM公司:BGA焊點中空洞超過20%(面積比)對焊點的可靠性是有威脅的,15%(面積比)為空洞允收的最大值;旭電公司(已被偉創力收購):25%(面積比)是可以接受的空洞最大值;戴爾公司:在溫度循環失效試驗中,六或七個空洞(占焊點直徑的20%)產生50%的性能降低,四個空洞(16%面積比)作為可以接受標準;摩托羅拉:從可靠性角度來看,空洞低于24%(面積比)是可以接受的;通用儀器:空洞控制的上限是15%(面積比)。
總結電子加工行業的驗收標準,比較一致的看法是:空洞在焊點中所占的比例低時可以接受;空洞比例(面積比)在15%-25%是可以接受的;但過多的空洞是有害的,這里所指的空洞主要指BGA組裝過程中產生的空洞,BGA植球過程中形成的空洞是可以忽略的,因為植球過程中形成的空洞在回流焊接時往往會消失或重新分布。
同時,BGA空洞在焊點中的位置是非常重要的一個因素,界面處的空洞對BGA焊點的可靠性影響要遠遠大于焊點中間位置的空洞,如下圖所示。
空洞位于BGA焊點的不同位置對可靠性的影響是不同的
IPC-7095 Design and. Assembly Process. Implementation for BGAs(BGA的設計和組裝工藝的實施)中關于BGA空洞接受標準要求如下表1所示,關于電子產品的分級標準見IPC-610系列標準:
IPC-7095 關于不同級別電子產品空洞可接受標準的規定
由此可見,對于不同級別的電子產品,由于產品對長期可靠性和穩定性的要求不同,可以接受的空洞標準也不同,同時空洞在焊點中的位置不同接受標準也不同。
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