SMT:PBGA失效原因及質(zhì)量提升方法 - 全文

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　　BGA在電子產(chǎn)品中已有廣泛的應(yīng)用，但在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，以PBGA(PLASTIC BALL GRID ARRAY)塑料封裝BGA居多。PBGA最大的缺點(diǎn)是對(duì)濕氣敏感，如果PBGA吸潮后，在焊接中PBGA極易產(chǎn)生“爆米花”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致PBGA失效。由于BGA返修難度頗大，返修成本高，因此，在SMT制程中，如何提升BGA質(zhì)量已經(jīng)越來越受到技術(shù)人員及生產(chǎn)工廠的重視。本文主要針對(duì)PBGA失效原因及質(zhì)量提升方法進(jìn)行分析，為各類SMT加工廠家提供技術(shù)參考。

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　　BGA有不同類型，不同類型的BGA有不同的特點(diǎn)，只有深入了解不同類型BGA的優(yōu)缺點(diǎn)，才能更好地制定滿足BGA制程要求的工藝，才能更好地實(shí)現(xiàn)BGA的良好裝配，降低BGA的制程成本。

　　首先，我們來看一下BGA的分類：BGA通常分為三類，每類BGA都有自己獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)：

　　1、PBGA(PLASTIC BALL GRID ARRAY)塑料封裝BGA

　　其優(yōu)點(diǎn)是：

　?、俸铜h(huán)氧樹脂電路板熱匹配好。

　?、诤盖騾⑴c了回流焊接時(shí)焊點(diǎn)的形成，對(duì)焊球要求寬松。

　　③貼裝時(shí)可以通過封裝體邊緣對(duì)中。

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　　其缺點(diǎn)是：對(duì)濕氣敏感以及焊球面陣的密度比CBGA低

　　2、CBGA(CERAMIC BGA)陶瓷封裝BGA

　　其優(yōu)點(diǎn)是：

　?、俜庋b組件的可靠性高。

　?、诠裁嫘院茫更c(diǎn)形成容易，但焊點(diǎn)不平行度交差。

　?、蹖?duì)濕氣不敏感。

　?、芊庋b密度高。

　　其缺點(diǎn)是：

　?、儆捎跓崤蛎浵禂?shù)不同，和環(huán)氧板的熱匹配差，焊點(diǎn)疲勞是主要的失效形式。

　?、诤盖蛟诜庋b體邊緣對(duì)準(zhǔn)困難。

　?、鄯庋b成本高。

　　3、TBGA(TAPE BGA)帶載BGA

　　其優(yōu)點(diǎn)是：

　?、俦M管在芯片連接中局部存在應(yīng)力，當(dāng)總體上同環(huán)氧板的熱匹配較好。

　?、谫N裝是可以通過封裝體邊緣對(duì)準(zhǔn)。

　?、凼亲顬榻?jīng)濟(jì)的封裝形式。

　　其缺點(diǎn)是：

　?、賹?duì)濕氣敏感。 ?

　?、趯?duì)熱敏感。

　?、鄄煌牧系亩嘣睾蠈?duì)可靠性產(chǎn)生不利的影響。

　　在此我們僅針對(duì)PBGA對(duì)濕氣敏感的缺點(diǎn)，討論在實(shí)際生產(chǎn)過程的相關(guān)工藝環(huán)節(jié)中防止PBGA因吸潮而失效的方法。

　　PBGA的驗(yàn)收和貯存

　　PBGA屬于濕敏性元件，出廠時(shí)均是采用真空包裝，但在運(yùn)輸周轉(zhuǎn)過程中很容易破壞其真空包裝，導(dǎo)致元件受潮和焊點(diǎn)氧化，因此在元件入廠驗(yàn)收時(shí)，必須將元件的包裝狀態(tài)作為檢驗(yàn)項(xiàng)目，嚴(yán)格將真空和非真空包裝的元件區(qū)分開，真空包裝的元件按照其貯存要求進(jìn)行貯存，并在保質(zhì)期內(nèi)使用，非真空的元件應(yīng)該放入低濕柜中按要求進(jìn)行貯存，防止PBGA吸潮和引腳的氧化。同時(shí)按“先進(jìn)先出”的原則進(jìn)行控制，盡量降低元件的貯存風(fēng)險(xiǎn)。

　　PBGA的除濕方式的選擇

　　受潮的PBGA在上線生產(chǎn)前要進(jìn)行除濕處理。BGA的除濕通常有低溫除濕和高溫除濕兩種，低溫除濕是采用低濕柜除濕，除濕比較費(fèi)時(shí)，通常在5%的濕度條件下，需要192小時(shí)，高溫除濕是采用烘箱除濕，除濕時(shí)間比較短，通常在125攝氏度的條件下，需要4小時(shí)。在實(shí)際的生產(chǎn)中，對(duì)那些非真空包裝的元件進(jìn)行高溫除濕后，放入低濕柜中貯存，以縮短除濕的周期。對(duì)濕度卡顯示潮濕度超標(biāo)的PBGA建議采用低溫除濕，而不采用高溫除濕，由于高溫除濕的溫度較高(大于100攝氏度)而且速度快，如果元件濕度較高，會(huì)因?yàn)樗值募贝贇饣鴮?dǎo)致元件失效。

　　PBGA在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制 ?

　　PBGA在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，真空包裝的元件拆封后，必須交叉檢查包裝的濕度卡，濕度卡上的濕度標(biāo)示超標(biāo)時(shí)，不得直接使用，必須進(jìn)行除濕處理后方可使用。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)用非真空包裝的元件時(shí)，必須檢查該料的濕度跟蹤卡，以確認(rèn)該料的濕度狀態(tài)，無濕度跟蹤卡的非真空包裝的元件不得使用。同時(shí)嚴(yán)格控制PBGA在現(xiàn)場(chǎng)的使用時(shí)間和使用環(huán)境，使用環(huán)境應(yīng)該控制在25攝氏度左右，濕度控制在40-60%之內(nèi)，PBGA現(xiàn)場(chǎng)的使用時(shí)間應(yīng)控制在24小時(shí)以內(nèi)，超出24小時(shí)的PBGA必須重新進(jìn)行除濕處理。

　　PBGA的返修

　　BGA返修通常采用BGA返修臺(tái)(BGA rework station)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)返修裝貼有PBGA的PCBA，若放置時(shí)間比較長(zhǎng)，PBGA易吸潮，PBGA的濕度狀態(tài)也很難判斷，因此PBGA在拆除之前，必須將裝PBGA的PCBA進(jìn)行除濕處理，避免元件在拆除中失效報(bào)廢，使BGA的置球和重新裝配變得徒勞。 ?

　　當(dāng)然，在SMT制程中導(dǎo)致BGA失效的工藝環(huán)節(jié)和原因很多，比如ESD、回流焊接等等，要想降低SMT制程中BGA的失效，需要在多方面進(jìn)行全面控制。對(duì)于PBGA而言，與元件吸潮相關(guān)的工藝環(huán)節(jié)在實(shí)際生產(chǎn)中往往被忽視，而且出現(xiàn)問題比較隱蔽，往往給我們改善制程、提高制程質(zhì)量造成了很多障礙，因此針對(duì)PBGA對(duì)濕氣敏感的缺點(diǎn)，在生產(chǎn)制程中，從以上幾個(gè)方面著手，針對(duì)性的采取有效應(yīng)對(duì)措施，可以更好地減少PBGA的失效，提高PBGA的制程質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。