小球径BGA返修工艺中改进

BGA焊點的缺陷分析與工藝改進［摘要］:本文將結合實際工作中的一些體會和經驗，就BGA焊點的接收標準、缺陷表現及可靠性等問題展開論述，特別對有有爭議的一種缺陷洞進行較爲詳細透徹的分析，並提出一些改善BGA焊點質量的工藝改進的建議。

[A bstract] :The acceptable criterions, solder defects and reliability of BGA solder joint are discussed here. Es-pecially a disputed defect behave, void,will be analuzed detailed. Some suggestions of improving BGA soldetjoint quality will be also put forward.BGA器件的應用越來越廣泛，現在很多新産品設計時大量地應用這種器件，由於衆所周知的原因，BGA的焊接後焊點的質量和可靠性如何是令很多設計開發人員、組裝加工人員頗爲頭痛的問題。

由於無法用常規的目視檢查B GA焊點的質量，在調試電路板發現故障時，他們經常會懷疑是BGA的焊接質量問題或BGA本身晶片的原因，那麽究竟什麽樣的BGA焊點是合格的，什麽樣的缺陷會導致焊點失效或引起可靠性問題可靠性問題呢？本文將就BGA焊點的接收標準、缺陷表現及可靠性等問題展開論述，特別對有爭議的一種缺陷空洞進行較爲透徹的分析。

1.BGA簡介BGA是一種球柵陳封裝的器件，它出現於20世紀90年代初，當時由於有引線封裝的器件引腳數越來越多，引線間距越來越小，最小的器件間距已經達到0.3mm(12mil), 這對於組裝來講，無論從可製造性或器件焊接的可靠性都已經達到了極限，出錯的機會也越來越大。

這時一種新型的球柵陣列封裝器件出現了，相對於同樣尺寸的QFP器件，BGA能夠提供多至幾倍的引腳數(對於BGA來講其晶片下面的焊球就相當於引腳)而引腳的間距還比較大，這對於組裝來講是件好事，可以大幅度地提高焊接合格率和一次成功率。

BGA焊点的缺陷分析与工艺改进发表日期：2007-06-08 22:52 提交者：admin电子科学研究院电子电路柔性制造中心北京装联电子工程有限公司李民冯志刚[摘要]：本文将结合实际工作中的一些体会和经验，就BGA焊点的接收标准、缺陷表现及可靠性等问题展开论述，特别对有争议的一种缺陷——空洞进行较为详细透彻的分析，并提出一些改善BGA焊点质量的工艺改进的建议。

BGA器件的应用越来越广泛，现在很多新产品设计时大量地应用这种器件，由于众所周知的原因，BGA焊接后焊点的质量和可靠性如何是令很多设计开发人员、组装加工人员颇为头痛的问题。

由于无法用常规的目视检查BGA焊点的质量，在调试电路板发现故障时，他们经常会怀疑是BGA的焊接质量问题或BGA 本身芯片的原因，那么究竟什么样的BGA焊点是合格的，什么样的缺陷会导致焊点失效或引起可靠性问题呢？本文将就BGA焊点的接收标准、缺陷表现及可靠性等问题展开论述，特别对有争议的一种缺陷——空洞进行较为透彻的分析。

1BGA简介BGA是一种球栅陈列封装的器件，它出现于20世纪90年代初，当时由于有引线封装的器件引脚数越来越多，引线间距越来越小，最小的器件间距已经达到0.3mm（12mil），这对于组装来讲，无论从可制造性或器件焊接的可靠性都已经达到了极限，出错的机会也越来越大。

这时一种新型的球栅阵列封装器件出现了，相对于同样尺寸的QFP器件，BGA能够提供多至几倍的引脚数（对于BGA来讲其芯片下面的焊球就相当于引脚），而引脚的间距还比较大，这对于组装来讲是件好事，可以大幅度地提高焊接合格率和一次成功率。

通常塑料封装的PBGA是应用在通信产品和消费产品上最多的一种器件，它的焊球成分是普通的63Sn/37Pb，共晶焊料。

军品上有时应用陶瓷封装的CBGA 器件，它的焊球是一种高温的10 Pb /90 Sn的非共晶焊料。

随着BGA器件的不断发展，在美国和日本都开发出了更小封装的微型BGA，其封装尺寸只比芯片大不超过20%，一般被称作μBGA（microBGA）或CSP，它们的焊球最小已达到0.3mm(12mil)，焊球间距最小已达到0.5mm(20mil)。

科技风2020年8月机械化工DOT10.19392/ki.1671-7341.202024088 BGA焊接可靠性分析及工艺改进李晓明焦超锋任康中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所陕西西安710065摘要：随着电子产品的升级，为了实现电子产品的微型化、网络化和高性能，电子产品的组装技术，需要进一步的发展。

BGA焊接正是在电子产品组装中，发挥了重要的作用。

然而，从实际情况来看，BGA焊接可能从多个方面，造成芯片固定管脚断裂等焊接方面的问题。

本文从影响焊接可靠性因素的方面，进行BGA焊接可靠性的分析,进一步的提出BGA焊接的工艺改进措施，实现焊接质量问题的防范。

关键词:焊接技术;BGA焊接；焊接工艺-、BGA焊接工艺简介BGA焊接，根据焊接封装材料的区别，可以将其划分为塑胶和陶瓷两个类别。

这两个类别分别为PBGA塑胶焊球、CBGA陶瓷焊球，随着技术的发展，目前也有TBGA载带型球阵列焊接。

PBGA的是最为常见的BGA技术，其使用材质为焊锡 球，从成本来看，成本低廉，且焊接容易，在回流焊过程中，焊球能够实现自主的校准，电学性能能够较好的实现。

但是，由于封装采用塑料材质，对于环境中湿气较为敏感，容易受潮。

因此，对气密性要求较高的封装焊接，不适用于PBGA。

同时，焊接前普通元器件，需要在八小时内完成焊接使用，否则受潮后容易导致元器件吸附水分，元器件氧化，导致在焊接过程元器件不能充分清除氧化物，产生虚焊、假焊的缺陷。

二、影响BGA焊接可靠性的因素(1)物料因素。

BGA物料，在焊接过程中岀现实效或焊接不良的情况,就会导致焊接可靠性下降。

例如BGA物料焊锡球脱落，或者焊锡球岀现裂纹等质量问题等。

物料的因素，会导致焊接后的焊点，与芯片元件岀现分离空洞。

(2)环境因素。

如采用PBGA完成焊接，可能由于湿度敏感问题，导致BGA出现失效的情况。

或者,在焊接环境下，静电的出现,也有可能导致出现静电击穿的情况，导致BGA焊接可靠性下降。

浅谈BGA返修站技术革新（深圳市卓茂科技有限公司）摘要：随着现代电子技术的飞速发展及电子整机产品功能的不断扩展，推动着SMT返修设备向高精度、智能化、多功能、可靠性、可重复性和经济性方向持续发展。

卓茂科技（ZM）作为SMT行业返修设备的专业BGA返修站制造商，受到业界的密切关注，解决了芯片体积小、引脚多的返修问题。

本文重点介绍了BGA返修站开发的新思路及技术特点，并系统的介绍了芯片封装返修的解决方案。

关键字：SMT；BGA返修站；R8650；PCB1.BGA返修站的技术发展趋势为满足电子整机产品体积更小，份量更轻和成本更低的要求，电子产品制造商们越来越多地采用精密组装微型元器件；然而在实际组装过程中，即使实施最佳的装配工艺也不能完全避免次品的产生。

对于高精度和高集成度电子制造业来说，修复与返工是必要的工序，显然返修设备（BGA返修站）不仅是制造服务范围中不可缺的一项内容，更已成为一项可以带来可观回报的投资。

目前市场上的BGA返修站有：A、按种类分为：热风加热与红外加热两种；B、按机器类型分为：二温区与三温区两种（二温区，一般采用上部热风，下部红外；三温区一般采用，上部，下部热风，底部红外（解决PCB变形）；C、按技术档次分为：手动、半自动和全自动三种（ZM是中国第一家自主研发并生产全自动BGA返修站企业）。

尽管传统的手工返修、手动返修台仍占市场主流，但其市场份额正逐渐被半自动及全自动化返修台所替代。

这主要是因为半自动与全自动返修台的返修速度和精度高于低端的手动，劳动强度有所降低。

先进的封装引脚数增加,对于精细引脚在装配过程中出现的桥连、漏焊、虚焊等缺陷，需返修设备也经历巨大的技术变革。

随着制造工艺和元件封装技术的不断变化，电子装配市场对安全可靠，能重复使用且携带便捷的返修设备的需求不断的提升。

在实施返修作业时，如何保障整个工艺的成功，不造成任何坏损或是避免返修中出现不必要的热应力至关重要。

因此返修工艺技术必须具备足够精确的置放能力以确保PCB板在加热时不发生变形，并且具备优良的加热控制能力从而节省加热过程中的预备时间并提供最佳的加热曲线。

BGA返修过程中的细节处理
最需要耐心的就是显卡的植球了。

显卡的植球，是决定成败的关键。

如果一片锡球中有一个大小或高度与其他的不一样，就要想办法改正，提倡用电烙铁加吸锡带除掉尽可能小但又必要的一片锡球，电烙铁头和吸锡带碰到的锡球一律除掉并吸干净。

视面积大小决定是否用钢网植球，植球的最后加热一定要充分和完全，以保证锡球高度一致。

吸锡带的使用技巧：如果吸锡带不怎么吸锡，就涂一点焊锡膏在吸锡带上，用一点剪一点，尽量用新的吸锡带来吸锡。

避免电烙铁头直接接触焊盘，以免烧坏焊盘使焊盘脱落。

最后要用酒精和海绵清洗掉残余焊锡膏并充分风干。

茶色隔热胶带的使用技巧：茶色隔热胶带，能阻止热风直接接触脆弱的元件，所以不是直接贴在元件上，而是贴在PCB板上让翘起的部分来导热风。

在极其脆弱的地方要直接贴两层，例如GPU上。

最后组装机器的技巧，有的机器，显卡上铜片一定要加，详细的加铜片的技巧可参考笔者的其他帖子。

特别要注意，显卡芯片不要被铜片所压坏。

可以在加铜片的时候，同螺丝刀试探是否已经不能滑动，刚好不能滑动时就不要拧螺丝了。

再者，为了让铜片发挥出最高效率，铜片两面都要涂含银硅脂，保证铜片和显卡芯片的良好接触。

另外，为了防止含银硅脂导致显卡短路，要在显卡芯片周围用绝缘胶纸等材料把显卡上的小电容小电阻全部覆盖掉。

本文由BGA返修台第一品牌深圳市鼎华科技发展有限公司整理发布。

BGA封装器件返修技术王志才;陈燕娜【摘要】随着BGA(Ball Grid Array球栅阵列)封装器件应用的普及化,其返修技术越来越受SMT生产企业所关注、重视,同时BGA器件返修成功率也已经成为其提高生产效率、降低生产成本的重要参数.依据BGA器件返修流程顺序,重点介绍BGA器件返修的温度曲线研究、植球和焊接技术、技巧.【期刊名称】《中国医疗器械信息》【年(卷),期】2017(023)009【总页数】3页(P112-114)【关键词】BGA;返修;植球;温度曲线【作者】王志才;陈燕娜【作者单位】汕头市超声仪器研究所有限公司汕头 515000;汕头市超声仪器研究所有限公司汕头 515000【正文语种】中文【中图分类】R197.39随着科学技术的发展，电子产品对信息处理能力及存储空间的要求越来越高，产品也越来越向结构小型化、多功能化方向发展。

在电子产品的应用领域，产品的核心技术——印制电路板的组装技术正在发生着巨大的变革，支持电子产品元器件封装向高密度封装器件转变。

传统的0.3mm中心距的QFP器件已不能够满足产品功能需求，具有多引脚、信息处理量大、芯片尺寸小等特点的BGA（Ball GridArray球栅阵列）封装应运而生，已广泛应用于电子产品领域。

BGA封装是利用整个底部焊锡球来与电路板连接，这样极大地提高了器件的I/O 数，缩短了信号传输路径，具有良好的散热性能。

由于引线短，导线的自感和导线间的互感很低，频率特性好。

回流焊时，熔融的焊球与焊膏之间的润湿力作用会产生良好的自对中效果，允许有1/3焊球直径的贴片偏差。

这对BGA回流焊及返修成功率起到很好的提高作用。

当然BGA封装并非十全十美，由于BGA封装的焊点隐藏在器件的底部，难以修整，即使一个焊接端连接不良产生故障，整个组件都必须拆卸返修，而且要用专门的返修设备并根据一定的返修工艺来完成。

本文就是在这种状况下提出如何确保BGA芯片的返修和重新植球工艺的质量。

BGA元器件及其返修工艺１概述随着电子产品向小型化、便携化、网络化和高性能方向的发展，对电路组装技术和Ｉ／Ｏ引线数提出了更高的要求，芯片的体积越来越小，芯片的管脚越来越多，给生产和返修带来了困难。

原来ＳＭＴ中广泛使用的ＱＦＰ（四边扁平封装），封装间距的极限尺寸停留在０．３ｍｍ，这种间距其引线容易弯曲、变形或折断，相应地对ＳＭＴ组装工艺、设备精度、焊接材料提出严格的要求，即使如此，组装窄间距细引线的ＱＦＰ，缺陷率仍相当高，最高可达６０００ｐｐｍ，使大范围应用受到制约。

近年出现的ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ球栅阵列封装器件），由于芯片的管脚不是分布在芯片的周围而是分布在封装的底面，实际是将封装外壳基板原四面引出的引脚变成以面阵布局的ｐｂ／ｓｎ凸点引脚，这就可以容纳更多的Ｉ／Ｏ数，且可以较大的引脚间距如１．５、１．２７ｍｍ代替ＱＦＰ的０．４、０．３ｍｍ，很容易使用ＳＭＴ与ＰＣＢ上的布线引脚焊接互连，因此不仅可以使芯片在与ＱＦＰ相同的封装尺寸下保持更多的封装容量，又使Ｉ／Ｏ引脚间距较大，从而大大提高了ＳＭＴ组装的成品率，缺陷率仅为０．３５ｐｐｍ，方便了生产和返修，因而ＢＧＡ元器件在电子产品生产领域获得了广泛使用。

随着引脚数增加，对于精细引脚在装配过程中出现的桥连、漏焊、缺焊等缺陷，利用手工工具很难进行修理，需用专门的返修设备并根据一定的返修工艺来完成。

２ＢＧＡ元器件的种类与特性２．１ＢＧＡ元器件的种类按封装材料的不同，ＢＧＡ元件主要有以下几种：ＰＢＧＡ（ｐｌａｓｔｉｃＢＧＡ塑料封装的ＢＧＡ）ＣＢＧＡ（ｃｅｒａｍｉｃＢＧＡ陶瓷封装的ＢＧＡ）ＣＢＧＡｃｅｒａｍｉｃｃｏｌｕｍｎＢＧＡ陶瓷柱状封装的ＢＧＡＴＢＧＡ（ｔａｐｅＢＧＡ载带状封装的ＢＧＡ）ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ或μＢＧＡ）ＰＢＧＡ是目前使用较多的ＢＧＡ，它使用６３Ｓｎ／３７Ｐｂ成分的焊锡球，焊锡的溶化温度约为１８３°Ｃ。