BGA焊點空洞的形成與防止

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BGA空洞(圖1、圖2)會引起電流密集效應(yīng)，降低焊點的機械強度。因此，從可靠性角度考慮，應(yīng)減少或降低空洞。那么，如何可以降低BGA空洞？要回答這個問題，我們有必要探索一下空洞的形成原因。

BGA空洞的形成原因有多方面，如：焊點合金的晶體結(jié)構(gòu)、PCB板的設(shè)計、印刷時，助焊膏的沉積量、所使用的回流焊工藝等、焊球在制作過程中夾雜的空洞。

下面我們從助焊膏的層面對GBA焊點空洞的形成與防止作一些闡述，以期減少BGA焊點空洞的形成數(shù)量。

1 爐溫曲線設(shè)置不當(dāng)

1） 表現(xiàn)在在升溫段，溫度上梯度設(shè)置過高，造成快速逸出的氣體將BGA掀離焊盤；2）升溫段的持續(xù)時間不夠長，當(dāng)升溫度結(jié)束時，本應(yīng)揮發(fā)的氣體還未完全逸出，這部分的氣體在回流階段繼續(xù)逸出，影響助焊體系在回流階段發(fā)揮作用。

2 助焊膏溶劑搭配不當(dāng)

表現(xiàn)在，1）在升溫階段，快速逸出的氣體將BGA? 撐起，造成錯位與隔閡；2）在回流階段，仍有相當(dāng)數(shù)量的氣體從助焊膏體系中逸出，但受限于BGA與焊盤間的狹小空間，這些揮發(fā)氣體無法順暢地通過這個空間逸出，致使其擠壓熔融的焊點。

3 助焊膏潤濕焊盤的能力不足

助焊膏對焊盤的潤濕表現(xiàn)在它對焊盤的清潔作用。因助焊膏潤濕能力不足，無法將焊盤上的氧化層去除，或去除效果不理想，而造成虛焊。

助焊膏對BGA焊球的潤濕能力不足：與助焊膏對焊盤的潤濕能力不足相似，只不過，因焊球的合金類型不同，BGA上的氧化物的電動勢也就不同，這樣就要求助焊膏具備適應(yīng)去除不同合金類型的氧化物的能力，若不匹配，則造成對BGA焊球的潤濕能力不足，導(dǎo)致空洞。

4 回流階段助焊膏體系的表面張力過高

主要是所用的載體（主要是松香）選擇不當(dāng)，此外表面活性劑的選擇也有關(guān)系。我們在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，某些活性劑不僅可以降低助焊膏體系的表面張力，也可顯著降低熔融合金的表面張力。松香與表面活性劑的有效配合可使?jié)櫇裥阅艹浞职l(fā)揮。

5 助焊膏體系的不揮發(fā)物含量偏高

不揮發(fā)物含量偏高導(dǎo)致BGA焊球的熔化塌陷過程中BGA下沉受阻，造成不揮發(fā)物侵蝕焊點或焊點包裹不揮發(fā)物。

6 載體松香的選用

相對于普通錫膏體系選用具有較高軟化點的松香而言，對BGA助焊膏，由于其不需要為錫膏體系提供一個所謂的抗坍塌能力（即在錫膏印刷后直到錫膏熔化這個過程中，印刷圖形完整性的保持能力），選擇具有低軟化點的松香具有重要的意義。

7 松香的使用量

與錫膏體系不同，對BGA助焊膏而言，松香的使用是為各種活性劑提供載體的作用，使這些物質(zhì)在適當(dāng)?shù)臅r機釋放出來，發(fā)揮其作用。然而，過多的松香不僅阻礙這些物質(zhì)的釋放，松香本身由于其量多，當(dāng)BGA焊球塌陷（即BGA焊球與其上下的焊盤發(fā)生熔焊的這個過程）時，它卻會阻礙BGA焊球的塌陷，從而造成空洞。

故，松香的使用量應(yīng)比錫膏體系中松香的使用量低得多。

造成BGA空洞的另一個原因是焊接過程中的返浸潤現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的形成與助焊膏體系中的活性物質(zhì)的作用溫度與作用的持續(xù)時間有關(guān)。在BGA回流焊接過程中，受重力的影響，BGA焊盤比SMT錫膏焊接更易出現(xiàn)這種不良現(xiàn)象。

在意識到這些影響因素之后，我們在研發(fā)過程中增加了相應(yīng)的檢測措施，如我們引入了熱重分析儀，對擬采用的材料、制作出來的助焊膏進(jìn)行熱學(xué)分析，直觀了解這些熱學(xué)特性，并檢驗設(shè)計設(shè)想與實際表現(xiàn)間存在的差異，采取措施加以克服，以最終滿足使用工藝要求；以及開展表面張力的測量工作。在不同溫度下，通過對助焊膏體系及其影響對象的表面張力的測量，最終確定合適的表面張力范圍。