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干货来袭--BGA 焊点空洞的形成与预防

九方电子2017-11-3

干货来袭--BGA 焊点空洞的形成与预防

BGA 空洞会引起电流密集效应,降低焊点的机械强度。因此,从可靠性角度考虑,应减少或降低空洞。那么,如何可以降低

BGA 空洞?要回答这个问题,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:焊点合金的晶体结构、PCB板的设计、印刷时,助焊膏的堆积量、所使用的回流焊工艺等、焊球在制作过程中夹杂的空洞。

下面我从助焊膏的层面对GBA 焊点空洞的形成与防止作一些阐述,以期减少BGA 焊点空洞的形成数量。

1炉温曲线设置不当

1表示在升温段,温度上梯度设置过高DEK印刷机配件,造成快速逸出的气体将BGA 掀离焊盘;2升温段的继续时间不够长,当升温度结束时,本应挥发的气体还未完全逸出,这部分的气体在回流阶段继续逸出,影响助焊体系在回流阶段发挥作用。

2助焊膏溶剂搭配不当

1表示在升温阶段,快速逸出的气体将BGA 撑起,造成错位与隔阂;2回流阶段,仍有相当数量的气体从助焊膏体系中逸出,但受限于BGA 与焊盘间的狭小空间,这些挥发气体无法顺畅地通过这个空间逸出,致使其挤压熔融的焊点。

3助焊膏润湿焊盘的能力缺乏

助焊膏对焊盘的润湿表示在对焊盘的清洁作用。因助焊膏润湿能力缺乏,无法将焊盘上的氧化层去除,或去除效果不理想,而造成虚焊。

助焊膏对BGA 焊球的润湿能力缺乏:与助焊膏对焊盘的润湿能力缺乏相似SMT刮刀,只不过,因焊球的合金类型不同,BGA 上的氧化物的电动势也就不同,这样就要求助焊膏具备适应去除不同合金类型的氧化物的能力,若不匹配,则造成对BGA 焊球的润湿能力缺乏,导致空洞。

4回流阶段助焊膏体系的外表张力过高

主要是所用的载体(主要是松香)选择不当,此外外表活性剂的选择也有关系。实验过程中发现,某些活性剂不只可以降低助焊膏体系的外表张力,也可显著降低熔融合金的外表张力。松香与外表活性剂的有效配合可使润湿性能充沛发挥。

5助焊膏体系的不挥发物含量偏高

不挥发物含量偏高导致BGA 焊球的熔化塌陷过程中BGA 下沉受阻,造成不挥发物侵蚀焊点或焊点包裹不挥发物。

6载体松香的选用

相对于普通锡膏体系选用具有较高软化点的松香而言,对BGA 助焊膏,由于其不需要为锡膏体系提供一个所谓的抗坍塌能力(即在锡膏印刷后直到锡膏熔化这个过程中,印刷图形完整性的坚持能力)选择具有低软化点的松香具有重要的意义。

7松香的使用量

与锡膏体系不同,对BGA 助焊膏而言,松香的使用是为各种活性剂提供载体的作用,使这些物质在适当的时机释放进去,发挥其作用。然而,过多的松香不只阻碍这些物质的释放,松香自身由于其量多,当BGA 焊球塌陷(即BGA 焊球与其上下的焊盘发生熔焊的这个过程)时,却会阻碍BGA 焊球的塌陷,从而造成空洞。

故,松香的使用量应比锡膏体系中松香的使用量低得多。

造成BGA 空洞的另一个原因是焊接过程中的返浸润现象。这种现象的形成与助焊膏体系中的活性物质的作用温度与作用的继续时间有关。BGA 回流焊接过程中,受重力的影响,BGA 焊盘比SMT锡膏焊接更易呈现这种不良现象。DEK配件

意识到这些影响因素之后,研发过程中增加了相应的检测措施,如我引入了热重分析仪,对拟采用的资料、制作进去的助焊膏进行热学分析,直观了解这些热学特性,并检验设计设想与实际表示间存在差别,采取措施加以克服,以最终满足使用工艺要求;以及开展外表张力的丈量工作。不同温度下,通过对助焊膏体系及其影响对象的外表张力的丈量,最终确定合适的外表张力范围。

以上就助焊膏引起BGA 空洞的原因进行列举与探讨。与锡膏的研发类似,BGA 助焊膏的研发也是一个平衡各种影响因素的过程。虽然各个因素有个独特的作用,但就整个体系而言,之间又是相互相互作用。找到各种影响因素有助于问题的解决,而寻找解决方案,特别是找到合适的资料才是最终的法宝。

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