建立bga的接收標(biāo)準(zhǔn)

1、.天馬行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632建立BGA的接收標(biāo)準(zhǔn) 6+jR-%   本文介紹，來自X光檢查的信息可以為回流焊接的BGA/PCB焊點(diǎn)的可接受條件建立一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。NZyNOi.  在現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)中，球柵陣列(BGA)和其它面積排列元件(area array device)的使用很快變成為標(biāo)準(zhǔn)。許多電子裝配制造商面對一個(gè)檢查的難題：保證正確的裝配和達(dá)到過程合格率，而傳統(tǒng)的確認(rèn)方法已經(jīng)不再足夠。今天，越來越多的制造商選擇X射線來滿足檢查要求。通過使用X射線檢查，BGA、微型BGA和倒裝芯片元件的隱藏焊點(diǎn)的特性可以用可靠

2、的和非破壞性的方式在生產(chǎn)運(yùn)行的早期檢查出來。還有，大多數(shù)人員可以作出OK/NG的決定。%"U  在BGA使用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中之前，多數(shù)PCB制造商不在其檢查工藝中使用X光系統(tǒng)。傳統(tǒng)的方法，如自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI, automated optical inspection)、人工視覺檢查、包括制造缺陷分析(MDA, manufacturing defect analysis)的電氣測試、和在線與功能測試，用來測試PCB元件?？墒?，這些方法不提供隱藏焊接問題(如空洞、冷焊和焊粘接差)的準(zhǔn)確檢查。X射線檢查可有效地發(fā)現(xiàn)這類問題，監(jiān)測質(zhì)量保證和提供過程控制的即時(shí)反饋。 Nh+ vrzQ

3、  BGA接收標(biāo)準(zhǔn) %>wRvH  對安裝在印刷電路裝配(PCA)上的BGA元件的接收標(biāo)準(zhǔn)問題是最重要的。今天，沒有完好的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用于決定回流焊接的BGA/PCB焊點(diǎn)的可接受條件。有人提出過幾個(gè)方法作為測量技術(shù)，用來決定這些焊點(diǎn)的品質(zhì)。諸如顯微評估、X射線分層法、電氣測試和標(biāo)準(zhǔn)透射X光等技術(shù)被建議或者在使用中。 %KyqL!  到今天唯一定義用來在生產(chǎn)環(huán)境中評估回流焊接的BGA連接的實(shí)際方法是透射X射線。視覺評估只評估周圍排列的BGA焊點(diǎn)。在BGA包裝底部的焊接點(diǎn)不能視覺評估。超聲波技術(shù)要求深入的數(shù)據(jù)整理分析，X射線分層法對許多應(yīng)用是令人望而卻步的昂貴；電氣

4、測試傾向于提供可能與焊錫連接質(zhì)量無關(guān)的數(shù)據(jù)。TWD2y  許多測量技術(shù)提供焊接點(diǎn)質(zhì)量的指示，但不提供足夠的信息來確認(rèn)BGA/PCA焊點(diǎn)的焊接條件。作為一個(gè)例子，周圍視覺檢查只給出BGA外圍排列的焊點(diǎn)情況的一般了解。不能有效確認(rèn)焊點(diǎn)內(nèi)排回流焊接有多好和是否內(nèi)排實(shí)際上適當(dāng)?shù)睾附釉陔娐泛副P上。 t 0V&M  透射X光，可評估內(nèi)排的焊點(diǎn)，決定于X光系統(tǒng)解析數(shù)據(jù)的能力。例如，考慮一下0.050"直徑的球坐落在0.050"的電路焊盤 上。如果接受標(biāo)準(zhǔn)是焊接點(diǎn)內(nèi)部空洞不可超過球直徑的20%，那么使用的X光系統(tǒng)必須至少解析0.005"直徑的空洞。 d

5、J3t i  假設(shè)正確的PCB布局和具有高熱容量的強(qiáng)制對流的回流焊接爐，錫膏應(yīng)該適當(dāng)?shù)鼗亓餍纬梢粋€(gè)包錫球的彎液面。在這個(gè)情況中，裝配的X光圖象將顯示均勻的焊錫球，沒有任何橋接或其它缺陷。 12*>!|0h  在某些情況中，焊錫回流設(shè)定或條件不十分正確，錫膏中的助焊劑將不會適當(dāng)排氣。 其結(jié)果是在焊錫連接中的空洞或焊錫的不充分回流，引起焊點(diǎn)差或冷焊。當(dāng)這些缺陷在X光圖象中出現(xiàn)時(shí)，工藝過程需要調(diào)整。 %Fm kYo  X射線評估 N.pWw  在第一個(gè)貼裝元件的PCA上，通過焊盤邊緣、開路、短路、橋接和空洞附近的粗糙的未焊接區(qū)域的示范，來評估缺乏回流的焊

6、錫球。這些情況表示不能讓錫膏充分回流的低溫范圍。短路/錫橋可能表示太高的溫度經(jīng)歷，允許焊錫液化太長時(shí)間，并使它流出焊盤和在相鄰焊盤之間短路。 GyfjCYBcV  空洞要求主觀的評估。甚至當(dāng)發(fā)現(xiàn)空洞時(shí)，焊點(diǎn)還可能足夠地焊接在焊盤上。理想的條件是焊點(diǎn)內(nèi)無空洞(void)?？墒?，空洞可能作為夾住的助焊劑穴、污染和錫/鉛或助焊劑在錫膏內(nèi)不均勻分布出現(xiàn)。還有，彎曲的PCB可能造成不充分焊接的連接。開路的焊接點(diǎn)也可能存在。在許多情況中，只有PCA的斜視圖才顯示這些情況。一個(gè)俯視圖，由于焊接密度，可能不反映出開路的焊盤/球連接點(diǎn)。 2rxZ6r:x  可以容忍的和允許PCA正常功能的空

7、洞數(shù)量與尺寸是關(guān)鍵問題。通常，允許單個(gè)空洞的大小達(dá)到錫球直徑的50%，如果球是由回流的焊錫包住。電氣接觸是通過焊錫，如果球附著在焊盤，50%的空洞還可允許BGA工作，雖然是一個(gè)非常邊緣的標(biāo)準(zhǔn)。雖然電氣性能可能不會削落，但溫度和機(jī)械應(yīng)力問題還應(yīng)該考慮。 $ eObg  由于來自正常環(huán)境使用的應(yīng)力所造成的PCA的撓曲變形可能造成一個(gè)有空洞朝焊盤/錫球連接外邊或大空洞的焊錫點(diǎn)裂開。X射線檢查發(fā)現(xiàn)的大于BGA直徑35%的或在焊點(diǎn)外的空洞應(yīng)該看作不可接受。 7yD64 qnW  如果空洞完全被包住，錫點(diǎn)裂開是不可能的，因?yàn)閼?yīng)力一般會均勻地作用于焊盤/錫球焊點(diǎn)。不管怎么樣，大于35%的

8、錫球直徑的空洞表示一個(gè)工藝過程有關(guān)的問題，不應(yīng)該接受。 4;MV(z $n  PCB布局 eZYA  因?yàn)锽GA的焊點(diǎn)的成功是與PCA有很大關(guān)系，所以在PCB布局方面必須考慮三個(gè)特別關(guān)鍵的地方。 >*O+Ub(  熱管理 <?,'HnBGw3  PCA的布局必須考慮PCA的熱質(zhì)量。例如，在板的一個(gè)區(qū)域，BGA集中在一起可引起在回流爐中PCB反應(yīng)的熱不平衡。在回流期間，將整個(gè)板均勻地帶到焊錫液相是重要的。在板的某個(gè)區(qū)域集中許多大的BGA，可能要求太多的加熱，會造成PCA的較少元件的區(qū)域燒壞元件。相反，如果PCA的較少元件區(qū)域達(dá)到更快的焊

9、錫液相，助焊劑可能沒有從BGA焊點(diǎn)中排出，引起空洞或者缺乏球到焊盤的熔化。 .aQl d  ·旁通孔(via) qH"/)S  旁通孔經(jīng)常設(shè)計(jì)到PCA中。任何與BGA焊盤相鄰的旁路孔必須很好地覆蓋阻焊層。不覆蓋阻焊層經(jīng)常會引起溫度穩(wěn)定，會有過多的焊錫從焊盤流到旁路孔，引起焊盤與相鄰旁通孔的短路。 F 5F?u0  ·焊盤幾何形狀、直徑 Wg 1-gm"  小型化和更高的與芯片規(guī)模包裝有關(guān)的排列密度對焊盤幾何形狀和直徑有直接的影響。同樣，BGA也出現(xiàn)不同的尺寸、形狀和復(fù)雜性。包裝尺寸的不斷減少、焊盤的幾何形狀和直徑將

10、導(dǎo)致檢查技術(shù)更高的清晰度。這也將不斷形成與BGA/PCB焊點(diǎn)附著有關(guān)的問題。 aqY82,Yit  建議的接收標(biāo)準(zhǔn) 9_h6cE0  一個(gè)接收標(biāo)準(zhǔn)將幫助X射線檢查系統(tǒng)確認(rèn)許多典型的焊接問題，這些問題可能與BGA元件的使用有關(guān)。包括： xDM:Xf  空洞 qRyT-Q  焊接空洞是由加熱期間焊錫中夾住的化合物的膨脹所引起的。雖然有空洞的BGA焊接點(diǎn)可能表示會引起將來失效的工藝問題。焊接點(diǎn)中可接受的標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該超過錫球直徑的20%，并且沒有單個(gè)空洞出現(xiàn)在焊接點(diǎn)外表。多個(gè)空洞可能出現(xiàn)在焊點(diǎn)中，假設(shè)空洞的總和不超過錫球直徑的20%。 R<P?&s!

11、  脫焊焊點(diǎn) G'L9B;H0  不允許脫焊焊點(diǎn)。 msP:;P;  錫橋和短路 ADjV FF  當(dāng)過多焊錫在接觸點(diǎn)或者當(dāng)焊錫放置不當(dāng)時(shí)，經(jīng)常發(fā)生橋接和短路。在接收標(biāo)準(zhǔn)中，不能存在短路或橋接的焊點(diǎn)，除非它們專門設(shè)計(jì)成底層電路或BGA。 7p$cx+yI  不對準(zhǔn) d $!xA  X光圖象將清楚地顯示是否BGA球沒有適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)PCB上的焊盤。不對準(zhǔn)是不允許的。 Fv2jyzLn  開路和冷焊點(diǎn) uvL%pGQ  當(dāng)焊錫和相應(yīng)的焊盤不接觸或者焊錫不正確流動(dòng)時(shí)，發(fā)生開路和冷焊點(diǎn)。這種情況不允許。 ,HlWG(?

12、  不接觸 X4+zi1o;  一旦元件已經(jīng)貼裝在PCB上，丟失或誤放的焊錫和錫球是不允許的。 TTt-dh  %7 uWK  X光評估 rYfo  含有BGA的PCA必須使用能夠分辨至少小于100微米直徑孔的X光系統(tǒng)來評估。X光系統(tǒng)必須能夠允許在測單元(UUT, unit under test)從上往下和傾斜兩個(gè)方向觀察。 -tSVhx$DT  使用實(shí)時(shí)X光檢查來評估焊接點(diǎn)和保證一個(gè)高的過程合格率已經(jīng)成為成功的BGA裝配的一個(gè)必要元素。對于這些無引腳裝配，X光為成功的焊接運(yùn)行和可靠的焊點(diǎn)取得實(shí)際的認(rèn)可。 ./hd%7P  如果生產(chǎn)運(yùn)行協(xié)調(diào)良好，使用現(xiàn)代回流爐，BGA的自我對中特性使得X光檢查也將找不出太多的缺陷。如果是這樣，應(yīng)該馬上檢查工藝過程，以決定是否和在哪里已經(jīng)超過參數(shù)極限。 k;Qk9dkGfX  結(jié)論 o*zOp iG  X光檢查系統(tǒng)是一個(gè)被證實(shí)的檢查隱藏焊接點(diǎn)的工具，