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影響B(tài)GA焊點(diǎn)空洞的因素分析及解決方法

文章出處:http://m.bentengpersadamultindo-jember.com網(wǎng)責(zé)任編輯:恒成和電路板作者:恒成和線路板人氣:-發(fā)表時間:2017-07-17 17:49:00

PCB

BGA空洞(圖1、圖2)會引起電流密集效應(yīng),降低焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度。因此,從可靠性角度考慮,應(yīng)減少或降低空洞。那么,如何可以降低BGA空洞?要回答這個問題,我們有必要探索一下空洞的形成原因。 

BGA空洞的形成原因有多方面,如:焊點(diǎn)合金的晶體結(jié)構(gòu)、PCB板的設(shè)計、印刷時,助焊膏的沉積量、所使用的回流焊工藝等、焊球在制作過程中夾雜的空洞。 

 

    下面我們從助焊膏的層面對GBA焊點(diǎn)空洞的形成與防止作一些闡述,以期減少BGA焊點(diǎn)空洞的形成數(shù)量。 

 

    1 爐溫曲線設(shè)置不當(dāng) 

 

    1)表現(xiàn)在在升溫段,溫度上梯度設(shè)置過高,造成快速逸出的氣體將BGA掀離焊盤;2)升溫段的持續(xù)時間不夠長,當(dāng)升溫度結(jié)束時,本應(yīng)揮發(fā)的氣體還未完全逸出,這部分的氣體在回流階段繼續(xù)逸出,影響助焊體系在回流階段發(fā)揮作用。 

 

    2 助焊膏溶劑搭配不當(dāng) 

 

    表現(xiàn)在,1)在升溫階段,快速逸出的氣體將BGA 撐起,造成錯位與隔閡;2)在回流階段,仍有相當(dāng)數(shù)量的氣體從助焊膏體系中逸出,但受限于BGA與焊盤間的狹小空間,這些揮發(fā)氣體無法順暢地通過這個空間逸出,致使其擠壓熔融的焊點(diǎn)。 

 

    3 助焊膏潤濕焊盤的能力不足 

 

    助焊膏對焊盤的潤濕表現(xiàn)在它對焊盤的清潔作用。因助焊膏潤濕能力不足,無法將焊盤上的氧化層去除,或去除效果不理想,而造成虛焊。 

 

    助焊膏對BGA焊球的潤濕能力不足:與助焊膏對焊盤的潤濕能力不足相似,只不過,因焊球的合金類型不同,BGA上的氧化物的電動勢也就不同,這樣就要求助焊膏具備適應(yīng)去除不同合金類型的氧化物的能力,若不匹配,則造成對BGA焊球的潤濕能力不足,導(dǎo)致空洞。 

 

    4 回流階段助焊膏體系的表面張力過高 

 

    主要是所用的載體(主要是松香)選擇不當(dāng),此外表面活性劑的選擇也有關(guān)系。我們在實驗過程中發(fā)現(xiàn),某些活性劑不僅可以降低助焊膏體系的表面張力,也可顯著降低熔融合金的表面張力。松香與表面活性劑的有效配合可使?jié)櫇裥阅艹浞职l(fā)揮。 

 

    5 助焊膏體系的不揮發(fā)物含量偏高 

 

    不揮發(fā)物含量偏高導(dǎo)致BGA焊球的熔化塌陷過程中BGA下沉受阻,造成不揮發(fā)物侵蝕焊點(diǎn)或焊點(diǎn)包裹不揮發(fā)物。 

 

    6 載體松香的選用 

 

    相對于普通錫膏體系選用具有較高軟化點(diǎn)的松香而言,對BGA助焊膏,由于其不需要為錫膏體系提供一個所謂的抗坍塌能力(即在錫膏印刷后直到錫膏熔化這個過程中,印刷圖形完整性的保持能力),選擇具有低軟化點(diǎn)的松香具有重要的意義。 

 

    7 松香的使用量 

 

    與錫膏體系不同,對BGA助焊膏而言,松香的使用是為各種活性劑提供載體的作用,使這些物質(zhì)在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)釋放出來,發(fā)揮其作用。然而,過多的松香不僅阻礙這些物質(zhì)的釋放,松香本身由于其量多,當(dāng)BGA焊球塌陷(即BGA焊球與其上下的焊盤發(fā)生熔焊的這個過程)時,它卻會阻礙BGA焊球的塌陷,從而造成空洞。 

 

    故,松香的使用量應(yīng)比錫膏體系中松香的使用量低得多。 

 

    造成BGA空洞的另一個原因是焊接過程中的返浸潤現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的形成與助焊膏體系中的活性物質(zhì)的作用溫度與作用的持續(xù)時間有關(guān)。在BGA回流焊接過程中,受重力的影響,BGA焊盤比SMT錫膏焊接更易出現(xiàn)這種不良現(xiàn)象。 

 

    在意識到這些影響因素之后,我們在研發(fā)過程中增加了相應(yīng)的檢測措施,如我們引入了熱重分析儀,對擬采用的材料、制作出來的助焊膏進(jìn)行熱學(xué)分析,直觀了解這些熱學(xué)特性,并檢驗設(shè)計設(shè)想與實際表現(xiàn)間存在的差異,采取措施加以克服,以最終滿足使用工藝要求;以及開展表面張力的測量工作。在不同溫度下,通過對助焊膏體系及其影響對象的表面張力的測量,最終確定合適的表面張力范圍。 

 

    以上就助焊膏引起B(yǎng)GA空洞的原因進(jìn)行列舉與探討。與錫膏的研發(fā)類似,BGA助焊膏的研發(fā)也是一個平衡各種影響因素的過程。雖然各個因素有個獨(dú)特的作用,但就整個體系而言,它們之間又是彼此相互作用。找到各種影響因素有助于問題的解決,而尋找解決方案,特別是找到合適的材料才是最終的法寶。

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