PBGA失效了怎樣來降低

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元件朝著小型化和高度集成化的方向發(fā)展。BGA元件已越來越廣泛地應(yīng)用到SMT裝配技術(shù)中，并且隨著 BGA和CSP的出現(xiàn)，SMT裝配的難度愈來愈大，工藝要求也愈來愈高。由于BGA的返修難度頗大，返修成本高，故提高BGA的制程質(zhì)量是SMT制程中的新課題。

本文由上海漢赫電子科技人員內(nèi)部整理總結(jié)，如有錯(cuò)誤，請(qǐng)予以指正。

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。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：

①和環(huán)氧樹脂電路板熱匹配好。

②焊球參與了回流焊接時(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。

④成本低。

⑤電性能好。

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：

①封裝組件的可靠性高。

②共面性好，焊點(diǎn)形成容易，但焊點(diǎn)不平行度交差。

③對(duì)濕氣不敏感。

④封裝密度高。

其缺點(diǎn)是：

①由于熱膨脹系數(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。

②焊球在封裝體邊緣對(duì)準(zhǔn)困難。

③封裝成本高。

3、TBGA（TAPE BGA）帶載BGA

其優(yōu)點(diǎn)是：

①盡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。

②貼裝是可以通過封裝體邊緣對(duì)準(zhǔn)。

③是最為經(jīng)濟(jì)的封裝形式。

其缺點(diǎn)是：

①對(duì)濕氣敏感。

②對(duì)熱敏感。

③不同材料的多元回合對(duì)可靠性產(chǎn)生不利的影響。

BGA在電子產(chǎn)品中已有廣泛的應(yīng)用，但實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，以PBGA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。在很多的文獻(xiàn)中有很多提高BGA制程質(zhì)量的文章，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。

一、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)。

二、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。

三、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。

四、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，如果放置時(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的制程中導(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。

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