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BGA SMT贴片加工过程中实现最佳焊点

发布时间:2018/11/17 成品/半成品 浏览次数:183

科学技术的不断进步使现代社会与电子技术密切相关。对手机,便携式计算机,存储器,硬件驱动器,CD-ROM驱动器,高分辨率电视等电子产品的小型化和轻量化提出了严格的要求。为了获得这样的目标,必须在制造方面进行研究。技术和组件。SMT(表面贴装技术)符合这一趋势,为电子产品的小型化奠定了坚实的基础。

20世纪90年代,SMT进入了成熟阶段。然而,对电子组装技术提出了更高的要求,电子产品迅速向便携性,小型化,网络化和多媒体发展,其中BGA(球栅阵列)封装是一种步入实用阶段的高密度组装技术。焊点质量在确定SMT组件的可靠性和性能方面发挥着至关重要的作用,BGA焊点质量应该集中在其上。因此,本文将提供一些有效的措施来保证BGA元件的焊点质量,从而实现SMT组件的最终可靠性。

BGA封装技术简介

BGA封装技术早在20世纪60年代就已开始,并首次由IBM公司应用。然而,直到20世纪90年代初,BGA封装技术才进入实用阶段。

早在20世纪80年代,人们就对电子产品的小型化和I / O引脚数量提出了更高的要求。尽管SMT具有小型化特性,但对高I / O引脚数和精细间距元件以及引线共面性提出了更严格的要求。然而,由于制造精度,可制造性,成本和组装技术方面的限制,QFP(四方扁平封装)元件的极限间距为0.3mm,限制了高密度组件的发展。此外,由于细间距QFP组件要求对组装技术提出严格要求,这使得它们的应用面临限制,组件制造商转而使用比QFP组件更有优势的BGA组件的研发。

细间距元件的局限在于它们的引线易于弯曲和断裂并且易受损坏,对引线共面性和安装精度提出了很高的要求。BGA封装技术利用了一种新的设计思维模式,即圆形或圆柱形焊球隐藏在封装下方,因此引线间距较大,引线较短。因此,BGA封装技术能够解决通常在细间距元件上发生的共面性和翘曲引起的问题。

因此,与普通SMD(表面贴装器件)相比,BGA元件在可靠性和SMT组装方面表现更好。BGA元件的唯一问题在于它们在焊点测试方面的困难,难以保证质量和可靠性。

BGA元件焊点问题

到目前为止,可靠的电子组装商,例如佳丰达,BGA元件焊接缺陷通过电子测试暴露出来。控制组装工艺质量和确定BGA组件装配过程中缺陷的其他方法包括浆料筛选,AXI的样品测试和电子测试的结果分析。

满足质量评估要求是一项具有挑战性的技术,因为很难在包装下获得测试点。当涉及BGA元件缺陷检查和识别时,电子测试通常是无能为力的,这在一定程度上增加了缺陷消除和返工的成本。

在BGA元件缺陷检查过程中,电子测试只能在BGA元件连接后判断电流是打开还是关闭。如果实施非物理焊点测试作为辅助,则有利于装配和SPC(统计过程控制)改进的技术过程。

BGA组件组装是一种基本的物理连接技术过程。为了能够确认和控制技术工艺的质量,必须知道并测试物理元件,以影响其长期可靠性,例如焊膏体积,引线和焊盘的对准以及润湿性。否则,仅根据电子测试产生的结果进行修改是令人担忧的。

BGA组件检查方法

测试BGA元件焊点的物理特性并确定在技术工艺研究期间如何始终如一地为装配过程中的可靠连接做出贡献是非常重要的。所有测试提供的反馈信息与每个技术过程或焊点参数的修改有关。

物理测试能够标记焊膏筛选的情况变化以及回流焊接过程中BGA元件连接的情况。此外,它还可以展示同一电路板和板上所有BGA组件的情况。例如,在回流焊接过程中,极端湿度随着冷却时间的变化而变化,这可以反映在腔体数量和BGA焊点尺寸上。

事实上,对于BGA部件组装的整个技术过程,没有那么多的检查装置用于精确测量和质量检查。自动激光检测设备能够在元件安装之前测试焊膏印刷情况,但它们以低速运行,不能对BGA元件进行回流焊接质量检查。

使用X射线检查装置时,焊盘上的焊膏会显示阴影图像,因为焊膏位于焊点上方。对于不可折叠的BGA组件,由于前置的焊球,也可以看到阴影,这肯定使得难以确定。这是因为焊膏或前置焊球引起的阴影效应阻止了X射线检测设备的工作,这些设备只能粗略地反映BGA封装的工艺缺陷。此外,外围检查受到诸如焊膏不足或由于污染导致的开路的挑战。

横截面X射线检查技术能够克服上述限制。它可以检查焊点的隐藏缺陷并显示BGA焊点的连接。

BGA焊点的基本缺陷

  • 开放电路

由于焊盘污染,开口电路总是出现在不可折叠的BGA焊点上。由于焊膏无法使PCB(印刷电路板)上的焊盘润湿,因此它将通过焊球爬到元件表面。如上所述,电子测试可以确定开路,但无法区分开路是否由焊盘污染或焊料筛选缺陷引起。X射线检查装置也不能指示开路,这源于前置焊球的阴影效应。

横截面X射线检查技术能够捕获垫和部件之间的切片图像,然后由于污染物确认开路。因为由于污染物引起的开路产生精细的焊盘直径和相对大的部件直径,所以可以使用部件直径和焊盘直径之间的差异来确定是否由于污染而发生开路。至于由于焊膏不足而导致的开路,只有横截面检查装置可以制造。

  • 无效

由于流动的蒸汽滞留在具有低共晶点的焊点处,因此产生了可折叠BGA元件焊接的空隙。空隙可被视为可折叠BGA组件发生的主要缺陷。在回流焊接的过程中,由于空隙引起的浮力聚焦在部件的表面上,因此大多数焊点失效也发生在那里。

通过预热和增加回流焊接过程中的瞬态预热时间和较低的预热温度,可以消除空隙问题。一旦空隙超过一定的尺寸,数量或密度范围,可靠性肯定会降低。然而,另一所学校认为空隙不应受到限制,但应加速其破裂和扩展,以便尽快发现它们失败并消除。

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