增加焊膏可(kě)以改善不良的BGA焊接吗？

2022-09-16

增加焊膏可(kě)以改善不良的BGA焊接吗？

如何提高BGA焊接质量是SMT工程师持续质量改进的目标之一，尤其是对于  细间距的BGA零件。一般我们把0.8mm以下的BGA间距称為(wèi)细间距（有(yǒu)时不同的定义会略有(yǒu)不同）。

BGA难焊的原因是其焊点全部集中在其本體(tǐ)下方，焊后很(hěn)难通过目测或AOI（Auto Optical Inspector）图像检测仪检查其焊接质量。有(yǒu)时，即使使用(yòng)X射線(xiàn)也很(hěn)难判断是空焊还是假焊。（一些可(kě)旋转的X射線(xiàn)或5DX机器有(yǒu)机会检查BGA的气焊问题，但这些X射線(xiàn)检查机价格昂贵，似乎达不到在線(xiàn)检查的经济规模。

经验告诉我们，BGA焊接后最重要的质量问题几乎都集中在HIP（枕头效应，双球效应）。这是因為(wèi)当電(diàn)路板（PCB）通过Reflow的高温區(qū)时，很(hěn)容易造成PCB板和BGA體(tǐ)的变形。当焊膏和BGA锡球熔化成液态时，它们相互分(fēn)离，互不接触。当電(diàn)路板温度下降并低于焊料的熔点时，PCB和BGA體(tǐ)的变形逐渐减小(xiǎo)。但是，焊膏和焊球已经凝结回固态，导致形成双球重叠焊锡现象，称為(wèi)HIP。

90%以上的HIP发生在BGA的最外层锡球或其四个角，因為(wèi)BGA封装的对角線(xiàn)距离最長(cháng)，相对变形最严重。第二个严重的变形是在BGA最外层的锡球。

根据以上经验，以及很(hěn)多(duō)SMT前辈的实验，增加BGA的焊锡含量，可(kě)以有(yǒu)效减少因温度变形而产生的HIP问题。但是要小(xiǎo)心，如果锡膏的用(yòng)量增加太多(duō)，会造成焊接短路的问题，不可(kě)大意。

因此，下面的工作熊选择的方法是局部增加BGA的锡膏含量，而不是增加所有(yǒu)焊球焊盘的焊锡含量。

改变BGA锡膏量可(kě)以来自钢板（字體(tǐ)），基本原理(lǐ)是让BGA外面一排或者四个角的锡膏印刷，比其他(tā)的锡膏量多(duō)，焊球但不要太多(duō)，当 PCB 和BGA本體(tǐ)变形的焊膏和BGA焊球与下面接触时，这种能(néng)力仍然可(kě)以保持足够。

工作熊选择的方法是局部增加BGA的锡膏，而不是增加整个焊球焊盘的锡膏。

BGA锡球大于0.4mm时：

增加外层BGA四个面的锡膏印刷量，将钢板开成正方形并与原焊球焊盘形成内圆，其他(tā)焊球焊盘保持原量。

BGA锡球小(xiǎo)于0.4mm时：

BGA外四面的锡膏印刷保持不变，但其他(tā)内球的锡膏印刷减少，钢板呈方形，与原来的焊盘形成一个外圆。

这样，不管BGA的大小(xiǎo)，最外圈的锡膏比内圈多(duō)16.7%左右，保证PCB时有(yǒu)足够的锡膏与BGA下的焊球保持接触。而BGA體(tǐ)流经高温变形。

下图為(wèi)BGA锡球尺寸小(xiǎo)于0.4mm。X射線(xiàn)是通过减少BGA球内环的锡膏量获得的。稍加注意可(kě)以发现，最外圈的锡量（圆的直径）比其他(tā)内圈要多(duō)一点。所以外面的黑色圆圈的直径比里面的黑色圆圈要大一点。