BGA組件的分類和屬性

?BGA組件的分類

基于不同的封裝材料，BGA元件可分為以下類型：PBGA（塑料球柵陣列），CBGA（陶瓷球柵陣列），CCGA（陶瓷柱柵陣列），TBGA（帶球柵陣列）和CSP （芯片級(jí)封裝）。這篇文章詳細(xì)介紹了這些BGA組件的優(yōu)缺點(diǎn)。

?BGA組件的屬性

領(lǐng)先屬性BGA組件包括：
a。 I/O引腳間距非常大，可以在同一區(qū)域內(nèi)保持更多的I/O數(shù)量。
b。更高的封裝可靠性，更低的焊點(diǎn)缺陷率和更高的焊點(diǎn)可靠性。
c。 QFP（四方扁平封裝）芯片的對(duì)準(zhǔn)通常通過(guò)由操作者進(jìn)行的目視觀察來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且難以對(duì)準(zhǔn)和焊接。但是，由于引腳間距相對(duì)較大，因此在BGA元件上實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)和焊接更容易。通過(guò)BGA組件上的模板進(jìn)行焊膏印刷更容易。 BGA引腳穩(wěn)定，具有比QFP封裝更好的平坦度，因?yàn)樵诤盖蛉刍螅酒?a href="http://www.nxhydt.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB（印刷電路板）之間的平坦度誤差可以自動(dòng)補(bǔ)償。在焊接過(guò)程中，焊點(diǎn)之間的張力會(huì)導(dǎo)致高度自對(duì)準(zhǔn)，使安裝精度誤差達(dá)到50％。 BGA組件具有出色的電氣特性，可以獲得出色的頻率優(yōu)勢(shì)。
h。 BGA元件在散熱方面表現(xiàn)更好。

當(dāng)然，除了優(yōu)勢(shì)之外，BGA元件也具有劣勢(shì)。一個(gè)主要的缺點(diǎn)是難以檢查焊點(diǎn)的質(zhì)量，這取決于能夠觀察焊球坍塌的AXI（自動(dòng)X射線檢查）和AOI（自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)）設(shè)備。當(dāng)然，檢查成本和難度也會(huì)提高。

BGA組件的存儲(chǔ)和應(yīng)用環(huán)境

BGA組件是高濕度和熱敏感組件的類型，因此應(yīng)在恒溫的干燥環(huán)境中存放。此外，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作技術(shù)流程，以防止組件在裝配前產(chǎn)生不良影響。一般而言，BGA組件的最佳存儲(chǔ)環(huán)境在20°C至25°C的溫度范圍內(nèi)，濕度小于10％RH。此外，它們最好用氮?dú)鈨?chǔ)存。

一般情況下，打開BGA元件封裝后，在組裝和焊接過(guò)程中不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中以阻止元件由于質(zhì)量低，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降。一旦打開BGA組件包裝，它們必須在≤30°C/60％RH的操作環(huán)境中在8小時(shí)內(nèi)用完。當(dāng)組分儲(chǔ)存在氮?dú)庵袝r(shí)，可以在一定程度上延長(zhǎng)使用時(shí)間。

在SMT（表面貼裝技術(shù)）組裝過(guò)程中打開包裝后，BGA組件無(wú)法用完是非常常見的。 BGA組件必須在下次應(yīng)用之前進(jìn)行烘烤，以捕獲其出色的可焊性。烘烤溫度通常保持在125°C。烘烤時(shí)間和包裝厚度之間的關(guān)系可以總結(jié)在下表中。

烘烤溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致焊料間連接處的金相組織發(fā)生變化球和組件。在焊球和元件封裝之間往往會(huì)產(chǎn)生脫離，SMT組件質(zhì)量下降。當(dāng)烘烤溫度太低時(shí)，將不能獲得除濕。 BGA組件可在自然環(huán)境中烘烤和冷卻30分鐘后組裝。

BGA組件焊接技術(shù)

BGA組件裝配技術(shù)從根本上與SMT兼容。領(lǐng)先的焊接階段是焊盤陣列上的焊膏印刷，通過(guò)模板和BGA元件與焊盤陣列對(duì)齊，BGA元件的回流焊接。在本文的其余部分，將簡(jiǎn)要介紹PBGA焊接工藝。

?焊膏印刷

焊料焊膏質(zhì)量在影響焊接質(zhì)量方面起著關(guān)鍵作用。選擇焊膏時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：優(yōu)異的可印刷性，優(yōu)異的可焊性和較少的污染物。

焊膏的粒徑應(yīng)與元件的鉛間距相容。通常，引線間距越小，焊膏粒徑越小，印刷質(zhì)量越好。但是，從未如此簡(jiǎn)單，因?yàn)榫哂休^大粒徑的焊膏導(dǎo)致比具有較小粒徑的焊膏具有更高的焊接質(zhì)量。因此，在確定焊膏時(shí)應(yīng)綜合考慮。由于BGA元件具有細(xì)間距，因此適合選擇粒徑小于45μm的焊膏，以保證良好的印刷效果和焊接效果。

用于焊膏印刷的模板由不銹鋼材料制成。由于BGA元件具有細(xì)間距，因此模板厚度應(yīng)限制在0.12mm至0.15mm的常見范圍內(nèi)。模板開口通常由元件決定，這是模板開口小于焊盤并通過(guò)激光切割產(chǎn)生的常見情況。

在印刷過(guò)程中，使用60度的不銹鋼金屬刮刀，其印刷壓力控制在35N至100N的范圍內(nèi)。壓力太高或太低都不利于打印。印刷速度控制在10mm/s至25mm/s的范圍內(nèi)。開口間距越小，打印速度越慢。此外，操作的現(xiàn)場(chǎng)溫度需要在約25℃，濕度在55％至75％RH的范圍內(nèi)。焊膏印刷后的PCB板應(yīng)在30分鐘的焊膏印刷后進(jìn)入回流焊爐，以防止焊膏長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，同時(shí)降低產(chǎn)品質(zhì)量。

元件安裝

安裝的主要目的是使BGA元件上的每個(gè)焊球與PCB板上的每個(gè)焊盤對(duì)齊。由于BGA元件引腳太短而不易被肉眼看到，因此應(yīng)使用專用設(shè)備進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)。到目前為止，用于精確對(duì)準(zhǔn)的主要設(shè)備包括BGA/CSP返修臺(tái)和芯片安裝器，其中芯片安裝器的精度達(dá)到約0.001mm。利用鏡像識(shí)別功能，可以將BGA元件精確地安裝在電路板上的焊盤陣列上。

然而，BGA元件無(wú)法通過(guò)鏡像識(shí)別和Z軸上的一些焊球確保100％優(yōu)異的焊球可能比其他球小。為了保證優(yōu)異的可焊性，BGA元件的高度可以減少25.41μm至50.8μm，延遲關(guān)閉真空系統(tǒng)應(yīng)用400ms。通過(guò)完全接觸焊球和焊膏，可以減少BGA元件的空隙焊接。

?回流焊

回流焊是BGA組裝過(guò)程中最難控制的階段，因此最佳回流焊曲線成就是實(shí)現(xiàn)優(yōu)異BGA焊接的關(guān)鍵因素?；亓骱附忧€包含四個(gè)階段：預(yù)熱，浸泡，回流和冷卻?？梢苑謩e設(shè)置和修改四相的溫度和時(shí)間，以便獲得最佳焊接結(jié)果。

?BGA返工

焊接后的BGA返工是在BGA返修工作站上進(jìn)行的，可以在BGA芯片上獨(dú)立焊接和返工，而不會(huì)影響相鄰元件。因此，可以選擇合適尺寸的熱風(fēng)回流噴嘴來(lái)覆蓋BGA芯片，以方便焊接。

BGA元件焊接質(zhì)量檢測(cè)

BGA作為球柵陣列封裝的短形式，在元件下面含有焊球，沒(méi)有特定的檢測(cè)裝置，很難知道焊球的質(zhì)量。單獨(dú)目視檢查無(wú)法獲得焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量。到目前為止，用于BGA焊接質(zhì)量檢測(cè)的檢測(cè)設(shè)備是X射線檢測(cè)設(shè)備，分為兩類：2D和5D。

2D X射線檢測(cè)設(shè)備可以檢查焊接問(wèn)題，如裂縫，缺失，橋接，錯(cuò)位和焊料不足，成本低。然而，2D X射線檢查裝置的主要缺點(diǎn)在于，如果兩個(gè)圖像重疊，則有時(shí)難以區(qū)分分量圖像反射的哪一側(cè)。當(dāng)依賴5D X射線檢查設(shè)備時(shí)，可以克服這一優(yōu)勢(shì)，但成本較高。