BGA技术与质量控制.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：BGA技术简介BGA技术的研究始于60年代最早被美国IBM公司采用但一直到90年代初BGA才真正进入实用化的阶段。在80年代人们对电子电路小型化和I/O引线数提出了更高的要求。为了适应这一要求QFP的引脚间距目前已从1.27mm发展到了0.3mm。由于引脚间距不断缩小I/O数不断增加封装体积也不断加大给电路组装生产带来了许多困难导致成品率下降和组装成本的提高。另方面由于受器件引脚框架加工精度等制造技术的限制0.3mm已是QFP引脚间距的极限这都限制了组装密度的提高。于是一种先进的芯片封装BGA（BallGridArray）应运而生BGA是球栅阵列的英文缩写它的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面引线间距大引线长度短这样BGA消除了精细间距器件中由于引线而引起的共面度和翘曲的问题。BGA技术的优点是可增加I/O数和间距消除QFP技术的高I/0数带来的生产成本和可靠性问题。JEDEC(电子器件工程联合会)(JC-11)的工业部门制定了BGA封装的物理标准BGA与QFP相比的最大优点是I/O引线间距大已注册的引线间距有1.0、1.27和1.5mm而且目前正在推荐由1.27mm和1.5mm间距的BGA取代0.4mm-0.5mm的精细间距器件。BGA器件的结构可按焊点形状分为两类：球形焊点和校状焊点。球形焊点包括陶瓷球栅阵列CBGA(CeramicBallGridArray)、载带自动键合球栅阵列TBGA(TapeAutomatecBallGridArray)塑料球栅阵列PBGA(PlasticBallArray)。CBGA、TBGA和PBGA是按封装方式的不同而划分的。柱形焊点称为CCGA(CeramicColumnGridArray)。BGA技术的出现是IC器件从四边引线封装到阵列焊点封装的一大进步它实现了器件更小、引线更多以及优良的电性能另外还有一些超过常规组装技术的性能优势。这些性能优势包括高密度的I/O接口、良好的热耗散性能以及能够使小型元器件具有较高的时钟频率。由于BGA器件相对而言其间距较大它在再流焊接过程中具有自动排列定位的能力所以它比相类似的其它元器件例如QFP操作便捷在组装时具有高可靠性。据国外一些印刷电路板制造技术资料反映BGA器件在使用常规的SMT工艺规程和设备进行组装生产时能够始终如一地实现缺陷率小于20PPM（PartsPerMillion百万分率缺陷数）而与之相对应的器件例如QFP在组装过程中所形成的产品缺陷率至少要超过其10倍。综上所述BGA器件的性能和组装优于常规的元器件但是许多生产厂家仍然不愿意投资开发大批量生产BGA器件的能力。究其原因主要是BGA器件焊接点的测试相当困难不容易保证其质量和可靠性。BGA器件焊接点检测中存在的问题目前对以中等规模到大规模采用BGA器件进行电子组装的厂商主要是采用电子测试的方式来筛选BGA器件的焊接缺陷。在BGA器件装配期间控制装配工艺过程质量和鉴别缺陷的其它办法包括在焊剂漏印(PasteScreening)上取样测试和使用X射线进行装配后的最终检验以及对电子测试的结果进行分析。满足对BGA器件电子测试的评定要求是一项极具挑战性的技术因为在BGA器件下面选定测试点是困难的。在检查和鉴别BGA器件的缺陷方面电子测试通常是无能为力的这在很大程度上增加了用于排除缺陷和返修时的费用支出。据一家国际一流的计算机制造商反映从印刷电路板装配线上剔除的所有BGA器件中的50％以上采用电子测试方式对其进行测试是失败的它们实际上并不存在缺陷因而也就不应该被剔除掉。电子测试不能够确定是否是BGA器件引起了测试的失效但是它们却因此而被剔除掉。对其相关界面的仔细研究能够减少测试点和提高测试的准确性但是这要求增加管芯级电路以提供所需的测试电路。在检测BGA器件缺陷过程中电子测试仅能确认在BGA连接时判断导电电流是通还是断?如果辅助于非物理焊接点测试将有助于组装工艺过程的改善和SPC(StatisticalProcessControl统计工艺控制)。BGA器件的组装是一种基本的物理连接工艺过程。为了能够确定和控制这样一种工艺过程的质量要求了解和测试影响其长期工作可靠性的物理因素例如：焊料量、导线与焊盘的定位情况以及润湿性不能单单基于电子测试所产生的结果就进行修改。BGA检测方法的探讨目前市场上出现的BGA封装类型主要有：PBGA（塑料BGA）、CBGA（陶瓷BGA）及TBGA（载带BGA）。封装工艺中所要求的主要性能有：封装组件的可靠性；与PCB的热匹配性能；焊球的共面性；对热、湿气的敏感性；是否能通过封装体边缘