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基础知识 >> SMT制程中降低PBGA失效的方法

SMT制程中降低PBGA失效的方法

文章来源:SMT论坛     发布时间:2010/7/2 8:33:55     发布时间:2010/7/2 8:33:55  【关闭】
随着电子技术的飞速发展,电子元件朝着小型化和高度集成化的方向发展。BGA元件已越来越广泛地应用到SMT装配技术中,并且随着 BGA和CSP的出现,SMT装配的难度愈来愈大,工艺要求也愈来愈高。由于BGA的返修难度颇大,返修成本高,故提高BGA的制程质量是SMT制程中的新课题。 i緉??h  
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BGA有不同类型,不同类型的BGA有不同的特点,只有深入了解不同类型BGA的优缺点,才能更好地制定满足BGA制程要求的工艺,才能更好地实现BGA的良好装配,降低BGA的制程成本。BGA通常分为三类,每类BGA都有自己独特的特点和优缺点:  *膣豼?j  
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1、PBGA(PLASTIC BALL GRID ARRAY)塑料封装BGA V嘨6昪暣釽  
其优点是: 楒挓鷔H? 
①和环氧树脂电路板热匹配好。 V訣@)s?u  
②焊球参与了回流焊接时焊点的形成,对焊球要求宽松。 ?萙ps旙F  
③贴装时可以通过封装体边缘对中。 织孙?M? 
④成本低。 ?哤?T溶  
⑤电性能好。 3瑃?攄H  
其缺点是:对湿气敏感以及焊球面阵的密度比CBGA低 桬 -D堁?  
2、CBGA(CERAMIC BGA)陶瓷封装BGA "?d?\棒d  
其优点是: q一(?暲  
①封装组件的可靠性高。 鎟t纥ぶe鸶  
②共面性好,焊点形成容易,但焊点不平行度交差。 O#?,皜5  
③对湿气不敏感。 wi3牳`w$? 
④封装密度高。 L@?仇|w? 
其缺点是: P2閶?褄  
①由于热膨胀系数不同,和环氧板的热匹配差,焊点疲劳是主要的失效形式。 侧*濥$? 
②焊球在封装体边缘对准困难。 g昨郼颓  
③封装成本高。 ?熊7|艸  
、TBGA(TAPE BGA)带载BGA &?b鏮渪? 
其优点是: U2oQ蛤iw  
①尽管在芯片连接中局部存在应力,当总体上同环氧板的热匹配较好。 ?慖氺i芓? 
②贴装是可以通过封装体边缘对准。 杇鯒?丯L  
③是最为经济的封装形式。 僙喢;K?? 
其缺点是: x歕|骷摜Y  
①对湿气敏感。 虲?枈? 
②对热敏感。 峨?玃NF? 
③不同材料的多元回合对可靠性产生不利的影响。 镧w!5靡._  
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BGA在电子产品中已有广泛的应用,但实际生产应用中,以PBGA居多。PBGA最大的缺点是对湿气敏感,如果PBGA吸潮后,在焊接中PBGA极易产生“爆米花”现象,从而导致PBGA失效。在很多的文献中有很多提高BGA制程质量的文章,在此我们仅针对PBGA对湿气敏感的缺点,讨论在实际生产过程的相关工艺环节中防止PBGA因吸潮而失效的方法。 %?垹)d Z  
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一、PBGA的验收和贮存 蜷?氓緆_? 
PBGA属于湿敏性元件,出厂时均是采用真空包装,但在运输周转过程中很容易破坏其真空包装,导致元件受潮和焊点氧化,因此在元件入厂验收时,必须将元件的包装状态作为检验项目,严格将真空和非真空包装的元件区分开,真空包装的元件按照其贮存要求进行贮存,并在保质期内使用,非真空的元件应该放入低湿柜中按要求进行贮存,防止PBGA吸潮和引脚的氧化。同时按“先进先出”的原则进行控制,尽量降低元件的贮存风险。 翙?4峷宬? 
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二、PBGA的除湿方式的选择 c计?F惨  
受潮的PBGA在上线生产前要进行除湿处理。BGA的除湿通常有低温除湿和高温除湿两种,低温除湿是采用低湿柜除湿,除湿比较费时,通常在5%的湿度条件下,需要192小时,高温除湿是采用烘箱除湿,除湿时间比较短,通常在125摄氏度的条件下,需要4小时。在实际的生产中,对那些非真空包装的元件进行高温除湿后,放入低湿柜中贮存,以缩短除湿的周期。对湿度卡显示潮湿度超标的PBGA建议采用低温除湿,而不采用高温除湿,由于高温除湿的温度较高(大于100摄氏度)而且速度快,如果元件湿度较高,会因为水分的急促气化而导致元件失效。 ??R?}需  
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三、PBGA在生产现场的控制 &Y冞奓H? 
PBGA在生产现场使用时,真空包装的元件拆封后,必须交叉检查包装的湿度卡,湿度卡上的湿度标示超标时,不得直接使用,必须进行除湿处理后方可使用。生产现场领用非真空包装的元件时,必须检查该料的湿度跟踪卡,以确认该料的湿度状态,无湿度跟踪卡的非真空包装的元件不得使用。同时严格控制PBGA在现场的使用时间和使用环境,使用环境应该控制在25摄氏度左右,湿度控制在40-60%之内,PBGA现场的使用时间应控制在24小时以内,超出24小时的PBGA必须重新进行除湿处理。 |??a7@  
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四、PBGA的返修 玣罦+,?  
BGA返修通常采用BGA返修台(BGA rework station)。生产现场返修装贴有PBGA的PCBA,如果放置时间比较长,PBGA易吸潮,PBGA的湿度状态也很难判断,因此PBGA在拆除之前,必须将装PBGA的PCBA进行除湿处理,避免元件在拆除中失效报废,使BGA的置球和重新装配变得徒劳。 锁达蔀s?/  
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当然,在SMT的制程中导致BGA失效的工艺环节和原因很多,比如ESD、回流焊接等等,要想降低SMT制程中BGA的失效,需要在多方面进行全面控制。对于PBGA而言,与元件吸潮相关的工艺环节在实际生产中往往被忽视,而且出现问题比较隐蔽,往往给我们改善制程、提高制程质量造成了很多障碍,因此针对PBGA对湿气敏感的缺点,在生产制程中,从以上几个方面着手,针对性的采取有效应对措施,可以更好地减少PBGA的失效,提高PBGA的制程质量,降低生产成本。 q$酚?%:^  
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