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BGA虚焊


BGA虚焊
一.BGA虚焊的类别及缺陷特征:
通常把电气断路的焊接不佳称为虚焊。根据焊点的失效机理,BGA的虚焊可分为以下几种:
1.       现窝现像
2.       冷焊
3.       不润湿
4.       黑盘断裂
5.       热应力型断裂(因BGA变形或BGA与PCB的CTE失配,在焊点凝固开始到冷却至室温期间发生的断裂,角部焊点断裂是其主要特征)
6.       温装工艺型的断裂(属于热机械应力型断裂,但比较特殊,单独列出来)
7.       机械应力断裂(多为装焊操作所办,焊盘拔起或基材拉裂是其主要特征)
8.       热重熔断裂,如波峰焊引起的BGA侧焊点断裂(平整的脆断口是其主要特征)
这样的划分,不尽合理,但对于分析BGA虚焊采取对应的措施是有帮助的。
二.原因分析及对策
1.       球窝现象主要原因及对策:
原因:焊球表面深度氧化;共面性差(焊球与锡膏在**次塌落时没有接触,如BGA变形、锡膏印刷量不够);另外贴片移位比较多时也会导致球窝现象。
对策:首先选用活性比较强的锡膏,再增加锡膏的印刷厚度或更换物料;采用较强活性的锡膏,大多数情况下对解决球窝现象有效,但有个别情况效果比较差。
2.       冷焊现像原因及对策:
原因:焊量与焊盘间没有形成IMC,通常焊点表面也比较精糙,甚至可以看见锡膏中锡粉的痕迹;请要是因为焊接温度或焊接时间不够,熔融的焊球没有与焊盘形成IMC,焊点强度非常低,在应力作用下容易断裂。
对策:焊接的峰值温度必须高于二次塌落的*低温度11~12度;用有铅锡膏做焊接工艺时峰值温度大于或等于195度;用无铅锡膏焊接工艺时峰值温度大于或等于228度;有铅锡膏焊接无铅BGA时峰值温度大于或等于225度.
3.     有铅锡膏焊接无铅BGA的不佳原因及对策:
用有铅锡膏按标准回流焊接温度曲线(峰值温度210~220度),焊接无铅BGA时,出现无铅锡球无塌落现象。由于焊接温度比较低,锡球没有熔化,因而无法实现二次塌落与自校准,焊点连接强度低,容易导致焊点断裂,为了解决这个问题,我们只有按无铅锡膏峰值温度的下限温度进行焊接。
4.     BGA焊盘不润湿的原因及对策:
焊盘不润湿的现象请要表现为侧面无润湿及锡球与焊盘没有连接,接触面较小。请要原因是焊盘不润湿可焊性差或焊盘上没有锡膏;PCB焊盘温度不够,锡膏被锡球吸走(芯吸)。为了解决以上问题,我们要严格控制PCB的来料质量,严格使用储存安全期内的PCB,并定时检查锡膏的印刷情况,定期焊钢网,使用活性强的锡膏效果更佳。
5.     BGA黑盘裂:
主要表现为ENIG处理的焊盘发生贯穿性裂纹,此裂纺均发生在PCB侧IMC与焊盘镍层界面。黑盘会降低锡球与焊盘的结合强度,如果BGA再流焊接时,封装变形严重,在应力作用下,焊点就可能被拉裂。现在主要用OSP代替ENIG来解决这个问题。黑盘是此类缺陷产生的主要原因,但不合适的温度曲线,往往会使焊点产生大的应力,两方面的原因导致焊点断裂。目前BGA、QFN、CSP、等器件的焊盘基本不用ENIG工艺处理,大多被QSP选择性涂覆或整板OSP代替。
6.     BGA焊点热机械应力裂:
请要表现为断裂的焊点一般出现在BGA四角部位,大多数情况下从PCB侧断裂。请要原因有BGA封装结构:BGA封装结构有很多,有些为局部塑封型,有些为金属盖型,由于这些结构及所用材料不同,因而其昅潮性与热应办敏感性也不同,发生热应力断裂的概率从大到小为,整面塑封型、局部塑封型、金属散热型。BGA冷却过程中的变形:BGA冷却过程中,会发生变形,断裂界面发生在PCB侧还是BGA侧,决定于PCB与BGA哪个热容量大,热容量大的一侧后冷却,形成的晶粒粗大,强度较弱,自然成为焊点断裂的一侧。请要对策对下:BGA上线前必须进行烘干,减少BGA的变形,为了减少大尺寸BGA焊球的剪切应力及拉应力,建议设置小的再流焊接平台并采用比较长的焊接时间,以便BGA封装内外达到热平衡。
一通达ETONGDA锡膏针对BGA的焊接有着上等焊接效果,能有效的解决以上问题。关于BGA焊接不佳的分析,我司在在后续的文章中介格。
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