球柵陣列(bga)封裝器件與檢測技術(shù)、bga器件及其焊點(diǎn)的質(zhì)量控制、bga中的空洞-資料下載頁
2024-11-14 16:40本頁面
【導(dǎo)讀】BGA球柵陣列封裝正是這種技術(shù)革命的。松下、MOTOROLA、TWXAXINSTRUMENTS等。相信不久的將來，BGA封裝器件將會得到更為廣泛應(yīng)用。這種封裝形式與細(xì)間距QFP相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)：。題；多I／O時(shí)的布線問題；成本增加問題。到目前為止，這些問題基本得到了解決。BGA返修工作站的問世解。的將來，BGA焊點(diǎn)的熱循環(huán)壽命可達(dá)到7000次③。下面就BGA封裝的檢測問題作一討論。在BGA生產(chǎn)過程中，焊球連接到基。另外，在BGA生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格控制封。裝變形，否則會引起芯片報(bào)廢，而付出昂貴的代價(jià)。采用光學(xué)檢查只能檢。查到BGA器件四周邊緣的焊點(diǎn)情況，如圖3所示；而電性能測試，陷；國外有研究表明聲學(xué)顯檢查聚酰亞胺和陶瓷封裝的BGA焊點(diǎn)，前者價(jià)格低廉，但不能檢測BGA焊點(diǎn)中的焊料不足、氣孔、虛焊等缺陷，后者可以滿足BGA焊點(diǎn)檢測要求。斷層剖面法檢測這些缺陷非常有效，因?yàn)樵凇３浞掷斫鉁y量參數(shù)與BGA組裝工藝影響因素之間的。3．1BGA封裝是新一代電子封裝的必然趨勢，隨著組裝密度的增加，
【正文】 在與 BGA 有關(guān)的重要檢查、修理和可靠性問題上。 這個(gè)文件的目標(biāo)觀眾是管理人員、設(shè)計(jì)與工藝工程師、和處理電子裝配、檢查與修理工 藝的操作員與技術(shù)員。其目的是要給那些使用BGA 和那些考慮使用 BGA 的人提供有用的與實(shí)際的信息。 一個(gè)還遺留沒有解決的問題是 BGA 中的空洞接受標(biāo)準(zhǔn)。我將在本文中討論這些標(biāo)準(zhǔn)。但首先我要指出，有許多人對 IPC7095 的開發(fā)作出了貢獻(xiàn)，我想感謝 Micron Technology 公司的 Syed Sajid Ahmad，作為該標(biāo)準(zhǔn)的主席，在整理有關(guān)空洞接受標(biāo)準(zhǔn)中作出貢獻(xiàn)。 在我開始討論空洞 (void)之前，我想指出空洞不是對 BGA 才有的新東西。空洞在通孔和其它表面貼裝焊點(diǎn)中也看得到。可是，引腳的表面貼裝和通 孔元件不作視覺檢查，即沒有用 X 射線檢查，因此，空洞一般沒有被發(fā)現(xiàn)。可是在 BGA 中，因?yàn)楹附狱c(diǎn)是隱藏在封裝的下面，不能肉眼看到，因此 X 射線已經(jīng)成為一個(gè)常用的檢查方法。在 X 射線檢查其他缺陷的期間，人們不可避免地看到一些空洞，并且有些驚訝。如果對其他類型的元件進(jìn)行類似的檢查，一定會看到空洞。無任如何，在這個(gè) IPC 文件中探討了空動的問題，因?yàn)樗鼈冊贐GA 中變成一個(gè)關(guān)注的問題。這些要求不是澆鑄在混泥土中 (不是一成不變的 )。如果有證據(jù)支持一些不同的要求，請聯(lián)系 IPC 或我，我們將在該文件的下一次改版時(shí)考慮您的提供情況。 空洞是否對可靠性不利呢？不一定。有人甚至提倡，空洞對可靠性有好處。 IPC7095 委員會決定，因?yàn)榧词共煌耆斩吹珜⑺鼫p到最小是可能的，所以在接受標(biāo)準(zhǔn)上設(shè)定一個(gè)界限是合理的，通過使用明智的工藝參數(shù)可以容易地滿足到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 空洞的來源與位置 (Void Sources and Locations) 我們可以預(yù)計(jì)空洞在 BGA 焊接點(diǎn)的什么位置出現(xiàn)呢？在錫球內(nèi)、在錫球與 BGA 基板的界面 (球的頂部 )、或者在錫球與 PCB 焊盤的界面 (球的底部 )可能有空洞。對這些空洞可能有各種的來源。例如，空洞可能從錫球中帶來 的原有空洞，在錫球的制造工藝中已經(jīng)形成。 另外，空洞可以在回流附著工藝中在回流焊接點(diǎn)中形成。這些空洞可能是錫球制造工藝或者安裝工藝參數(shù)或材料的結(jié)果。板的設(shè)計(jì)也在空洞形成中起一個(gè)主要作用。例如，焊盤中的通路孔 (viainpad)的設(shè)計(jì)肯定會造成焊接點(diǎn)中的一些空洞。來從堵塞的通孔的空氣膨脹，在焊盤下熔化的錫球內(nèi)形成空洞。 在 BGA 安裝期間，在 PCB 與錫球界面附近的空洞通常是由不適當(dāng)?shù)幕亓鳒囟惹€造成的，在回流工藝中助焊劑蒸發(fā)，在熔化的焊錫固化期間被夾陷。電鍍不良或焊盤下的污染也可能造成界面的空洞。 通常，大多數(shù)空洞實(shí)在已回流焊接點(diǎn)的中部到頂部 (球 /BGA 的界面 )發(fā)現(xiàn)的。這正如所料，因?yàn)閵A陷的空氣泡和蒸發(fā)的助焊劑在回流期間是往上跑的。這個(gè)發(fā)生是在施用的錫膏和 BGA 的可塌落的共晶錫球一起回流熔化的時(shí)候。如果回流曲線周期不允許足夠的時(shí)間讓受夾陷的空氣或蒸發(fā)的助焊劑跑出來，空洞就會在回流曲線的冷卻區(qū)焊錫固化的時(shí)候形成。因此，回流溫度曲線是空洞形成的原因。有非塌落錫球 (高溫焊錫 10Sn/90Pb 熔點(diǎn) 302176。C)的 BGA 元件通常很少或不產(chǎn)生空洞，因?yàn)殄a球在回流焊接期間不會熔化。 空洞接受標(biāo)準(zhǔn) (Void Acceptance Criteria) 在空洞中夾陷的氣體可能在溫度變化期間收縮與膨脹的時(shí)候造成應(yīng)力上升。它們可以作為應(yīng)力的開始點(diǎn) (在一些情況中，應(yīng)力吸收 )。它們可能開始 (在一些情況中，終止 )應(yīng)力裂紋?？斩吹南?，至少，大量減少是人們所喜歡的。 空洞通過減少界面面積削弱界面的機(jī)械強(qiáng)度。其出現(xiàn)的影響是包圍焊錫材料特性、尺寸位置、形狀和關(guān)系的函數(shù)。 正如 IPC7095 中所建立的空洞接受 /拒絕標(biāo)準(zhǔn)包括兩個(gè)值得注意的地方 空洞尺寸與位置。在界面的空洞，或者錫球到 BGA，或者 BGA 到 PCB，可能有品質(zhì)和可靠性的影響，決定于尺寸和數(shù)量。這就是為什么委員會決定允許較小的空洞在界面上，而不允許在錫球本身內(nèi)。還有，對第三類 (Class III)的高可靠性應(yīng)用的要求比對第一類 (Class I)的要求更嚴(yán)格。空洞直徑與面積之間的關(guān)系通過將空洞面積除以錫球的面積得到的。例如，如果空洞直徑是錫球直徑的 60%，那么： 空洞面積 = Π()2/4 這里 d 是錫球直徑，空洞直徑是錫球直徑的 60%。將它除以錫球的面積 (Π(d)2/4)，結(jié)果是 36%。 空洞的裝配檢查 (Assembly Inspection for Voids) 要求使用 X 射線來檢查 BGA 焊接點(diǎn)內(nèi)的空洞。 X 射線設(shè)備價(jià)格范圍可以從 $50,000 到 $500,000 美元。較低成本的設(shè)備是透射式 X射線 (transmisstion Xray)，而較高成本的設(shè)備是 X 射線分層法 (Xray laminography)。兩種分析設(shè)備之間的差別是透射式 X 射線可以發(fā)現(xiàn)空洞，但不能確定空洞存在 “Z 軸 ”的哪個(gè)位置 (焊點(diǎn)的底部、中部或頂部 )。通過編程的 X 射線分層法在 Z 軸上分割焊接點(diǎn)，以決定空洞的位置。由于 X 射線分層法設(shè)備的高成本，只有大型或高產(chǎn)量裝配工廠才供得起 這種設(shè)備。 一種達(dá)到 BGA 抽樣或 100% X 射線檢查的較低成本情況是將透射式 X 射線放在每一條 SMT 生產(chǎn)線。如果檢查到可疑的空洞，將該裝配拿下線，在離線的 X 射線分層法設(shè)備上作進(jìn)一步分析和診斷缺陷。 制造商可以調(diào)整其工藝與材料以減少空洞的發(fā)生。用戶可與供應(yīng)商一起工作，消除 BGA 來料中的空洞。通常，在來料的 BGA 焊接點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)很少或沒有空洞。 回流時(shí)間 /溫度曲線、助焊劑數(shù)量、類型和特性應(yīng)該研究以達(dá)到改進(jìn)。這些空洞可以可以通過優(yōu)化和材料與工藝的調(diào)整來消除。
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