实现BGA的良好焊接.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：实现BGA的良好焊接2004-8-615:35:34华强电子世界网（华强电子世界网讯）随着电子技术的发展电子元件朝着小型化和高密集成化的方向发展。BGA元件已越来越广泛地应用到SMT装配技中来并且随着uBGA和CSP的出现SMT装配的难度是愈来愈大工艺要求也愈来愈高。由于BGA的返修的难度颇大故实现BGA的良好焊接是放在所有SMT工程人员的一个课题。这里就BGA的保存和使用环境以及焊接工艺等两大方面同大家讨论。BGA的保存及使用BGA元件是一种高度的温度敏感元件所以BGA必须在恒温干燥的条件下保存操作人员应该严格遵守操作工艺流程避免元器件在装配前受到影响。一般来说BGA的较理想的保存环境为20ºC-25ºC湿度小于10%RH（有氮气保护更佳）。大多数情况下我们在元器件的包装未打开前会注意到BGA的防潮处理同时我们也应该注意到元器件包装被打后用于安装和焊接的过程中不可以暴露的时间以防止元器件受到影响而导致焊接质量的下降或元器件的电气性能的改变。下表为湿度敏感的等级分类它显示了在装配过程中一旦密封防潮包装被开元器件必须被用于安装焊接的相应时间。一般说来BGA属于5级以上的湿度敏感等级。如果在元器件储藏于氮气的条件下那么使用的时间可以相对延长。大约每4-5小时的干燥氮气的作用可以延长1小时的空气暴露时间。在装配的过程中我们常常会遇到这样的情况即元器件的包装被打开后无法在相应的时间内使用完毕而且暴露的时间超过了表1中规定的时间那么在下一次使用之前为了使元器件具有良好的可焊性我们建议对BGA元件进行烘烤。烘烤条件下：温度为125ºC相对相湿度≤60%RH烘烤时间参考表2。烘烤的温度最不要超过125ºC因为过高的温度会造成锡球与元器件连接处金相组织变化而当这些元器件进入回流焊的阶段时容易引起锡球与元器件封装处的脱节造成SMT装配质量问题我们却会认为是元器件本身的质量问题造成的。但果烘烤的温度过低则无法起到除湿的作用。在条件允许情况下我们建议在装配前将元器件烘烤下有利于消除BGA的内部湿气并且提高BGA的耐热性减少元器件进入回流焊受到的热冲击对器件的影响。BGA元器件在烘烤后取出自然冷却半小时才能进行装配作业。BGA的焊接工艺要求在BGA的装配过程中每一个步骤每一样工具都会对BGA的焊接造成影响。1.焊膏印刷焊膏的优劣是影响表面装贴生产的一个重要环节。选择焊膏通常会考虑下几个方面：良好的印刷性好的可焊性好的可焊性低残留物。一般来说我们采用焊膏的合金成分为含锡63％和含铅37％的低残留物型焊膏。表3显示了如何根据元器件的引脚间距选择相应的焊膏。从表中可以看出元器件的引脚间别具匠心越焊膏的锡粉颗越小相对来说印刷较发好。但并不是说选择焊膏锡粉颗越小越好因为从焊接效果来说锡粉颗粒大的焊膏焊接效果要比锡粉颗粒小的焊膏好。因此我们在选择时要从各方面因素综合考虑。由于BGA的引脚间较小丝网模板开孔较小所以我们采用直径为45M以下的焊膏以保证获得良好的印刷效果。印刷的丝网模板一般采用不锈钢材料。由于BGA元器件的引脚间距较小故而钢板的厚度较薄。一般钢板的厚度为0.12MM-0.15MM。钢板的开口视元器件的情况而定通常情况下钢板的开口略小于焊盘。例如：外型尺寸为35MM引脚间别具匠心为1.0MM的PBGA焊肋直径为23MIL。我们一般将钢板的开口的大小控制在21MIL.在印刷时通常采用不锈钢制的60度金属刮刀。印刷的压力控制有3.5KG-10KG的范围内。压力太大和太小都对印刷不利。印刷的速度控制在10MM/SEC-25MM/SEC之间元器件的引脚间距愈小印刷速度愈慢。印刷后的脱离速度一般设置为1MM/SEC之间如果是uBGA或CSP器件脱模速度应更慢大约为0.5MM/SEC。另外在印刷焊要注意控制操作的环境。工作的场温度控制在250C左右温度控制在55％RH左右。印刷后的PCB尽量在半小时以内进入回流焊防止焊膏在空气中显露过久而影响质量。2.器件的放置BGA的准确贴放很大程度上取决于贴片机的精确度以及镜像识别系统的识别能力。就目前市场上各种品牌的多功能贴片机而言能够放置BGA的贴片机其贴片的精确度达到0.001MM左右所以在贴片精度上不会存在问题。只要BGA器件通过镜像识别就可以准确的安放在印制线路板上。然而有时通过镜像识别的BGA并非100％的焊球良好的器件有可能某个焊球的Z方向上略小于其他焊球。为了保证焊接的良好性我们的通常可以将BGA的器件厚度减去1-2MM同时便用延里关闭真空系统约400毫秒使BGA器件在安放时其焊球能够与焊膏充分接触。这