BGA器件的应用越来越广泛,现在很多新产品设计时大量地应用这种器件,由于众所周知的原因,BGA的焊接后焊点的质量和可靠性如何是令很多设计开发人员、组装加工人员颇为头痛的问题。由于无法用常规的目视检查BGA焊点的质量,在调试电路板发现故障时,他们经常会怀疑是BGA的焊接质量问题或BGA本身芯片的原因,那么究竟什么样的BGA焊点是合格的,什么样的缺陷会导致焊点失效或引起可靠性问题可靠性问题呢?本文将就BGA焊点的接收标准、缺陷表现及可靠性等问题展开论述,特别对有争议的一种缺陷 空洞进行较为透彻的分析。
1BGA简介
BGA是一种球栅陈封装的器件,它出现于20世纪90年代初,当时由于有引线封装的器件引脚数越来越多,引线间距越来越小,最小的器件间距已经达到0.3mm(12mil),
这对于组装来讲,无论从可制造性或器件焊接的可靠性都已经达到了极限,出错的机会也越来越大。这时一种新型的球栅阵列封装器件出现了,相对于同样尺寸的QFP器件,BGA能够提供多至几倍的引脚数(对于BGA来讲其芯片下面的焊球就相当于引脚)而引脚的间距还比较大,这对于组装来讲是件好事,可以大幅度地提高焊接合格率和一次成功率。
通常塑料封装的PBGA是应用在通信产品和消费产品上最多的一种器件,它的焊球成分是普通的63n/37Pb,共晶焊料。军品上有时应用陶瓷封装的CBGA器件,它的焊球是一种高温的10Pb/90
Sn的非共晶焊料。随着BGA器件的不断发展,在美国和日本都开发出了更小封装的微型BGA,其封装尺寸只比芯片大不超过20%,一般被子称作µBGA(microBGA)或CSP,它们的焊球最小已达到0.3mm(12mil),焊球间距最小已达到0.5mm(12mil).实际上,对于印制板制造厂来讲,在如此小焊球间距间制作过孔是一项难度非常高的工作。
2BGA焊拉质量的检查
对于BGA来讲由于焊球在芯片的下面,焊接完成之后很难去判断其焊接质量。在没有检查设备的情况下,先目视观察最外面一圈焊的塌陷是一致,再将芯片对着光看,如果每一排每一列都能透过光,那么可以断定没有连焊,有时尺寸大一点的焊锡也能看见。但用这种方法判断是否里面的焊点是否存在其它缺陷或焊点里面是否有空洞。要想更清楚地判断焊点的质量,还必须使用X光焊点检查仪。
传统的二维X射线直射式照相设备比较便宜,但其缺点是在PCB板的两面的所有焊点都同时在一张照片上显影,对于在同一位置两面都有元件的情况下,这些焊锡形成的阴影会重叠起来,分不清是哪个面的元件,如果有缺陷的话,也分不清是哪个层的问题。这样,无法满足精确地确定焊接缺陷的要求。