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焊点的缺陷分析与工艺改进

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-12-01  浏览次数:634

IPC-7095中规定空洞的接收/拒收标准主要考虑两点:就是空洞的位置及尺寸。空洞不论是存在在什么位置,是在焊料球中间或是在焊盘层或元件层,视空洞尺寸及数量不同都会造成质量和可靠性的影响。焊球内部允许有小尺寸的焊球存在。空洞所占空间与焊球空间的比例可以按如下方法计算:例如空洞的直径是焊球直径的50%,那么空洞所占的面积是焊球的面积的25%。IPC标准规定的接收标准为:焊盘层的空洞不能大于10%的焊球面积,也即空洞的直径不能超过30%的焊球直径。当焊盘层空洞的面积超过焊球面积的25%时,就视为一种缺陷,这时空洞的存在会对焊点的机械或电的可靠性造成隐患。在焊盘层空洞的面积在10%~25%的焊球面积时,应着力改进工艺,消除或减少空洞。
6结论   减少BGA缺陷的工艺改进建议
共晶焊料的BGA在焊接过程形成焊点时,PCB板上涂覆的焊膏和元件本揣的锡球要熔为一体,这个过程分为两个阶段的塌落。第一个阶段的塌落是PCB板上的焊膏先熔化,元件塌下来,第二个阶段是元件本身的锡球也熔化并与PCB板上的熔化的焊膏熔为一体,锡球再次塌落,形成一个扁圆形的焊点。
要形成完美的焊点,应注意以下几个方面: (1) 使用新鲜的焊膏,保证焊膏搅拌均匀,焊膏涂覆的位置准确,元件放置的位置准确。 (2)
对于塑料封装的PBGA要在焊接前以100℃烘干6-8小时,有氮气条件的话更好。 (3)
回流温度曲线是一个非常重要的因素。在焊接过程中,要保证焊接曲线过渡自然,使器件均匀受热,尤其在焊接区,要保证所有焊点充分熔化。否则将会由于温度不够形成冷焊点,焊点表面粗糙,或第二次塌落阶段没有充分熔化,PCB表面的焊膏与元件本身的焊锡中间出现裂纹,造成虚焊或开焊。
(4)
涂覆的焊膏量必须适当,焊膏的粘度应起到对器件暂时固定的作用,还要保证在焊料熔化的焊接过程中不连焊。通常制作BGA模板时,BGA焊点的开孔尺寸通常为焊盘尺寸的70~80%,模板厚度通常为0.15mm(6mil)。
(5)
设计PCB上BGA的焊盘时一定要将所有焊点的焊盘设计成一样大,如果某些过也民必须设计到焊盘的下面,也应当到找合适的PCB制造厂,在该焊盘的位置钻孔,而不能因为钻不了那么小的过孔,就擅自将焊盘改大,这样的话焊接后大焊盘和小焊盘上的锡量不一样多,高度也不一致造成虚焊或开路。
(6) 此外,还要强调一点是关于PCB
制作时的阻焊膜问题。由于阻焊膜不合格造成的焊接失败已经很多了,所以在焊接BGA之前要先检查焊盘周围的阻焊膜是否合格,焊接面焊盘周围的过孔也一定要涂覆阻碍焊膜。如果制作时把阻焊膜加到了PCB的另一面就没用了。加阻焊膜的目的是为避免在焊接时空气从下面进来形成空洞,同时也可以避免焊锡从通孔中流出。如果在印刷焊膏时不得返工的话,也不会有多余的焊锡并不影响焊接质量,因为过孔本身就是电镀孔,但如果焊锡太多或产生拉尖、锡球之类的问题,就会留下短路的隐患,有人称其为“虚短”缺陷。
返修BGA是迫不得已的办法,虽然有可能修复一片焊接失败的BGA芯片,但修复一片BGA要费较长的时间,还必须有合适的焊球和能够精确对位的返修工具。植球的方法已经有不少论文在介绍了,但实际操作时植球的成功率通常不是很高。有时为了返修一片BGA要花费至少半天的时间,由此造成的资源浪费是显而易见的。即使修复好了再焊接上去,这个芯片已经承受了至少4次的回流周期,这肯定会影响焊接的可靠性,比如会加速疲劳和蠕变失效。总之,在焊接BGA之前做好充分的准备,完全有可能实现高的一次通过率,增加一次成功的把握。
尽量减少或消除缺陷,不返修,这才是我们所追求的目标。
 
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