文档介绍：BGA 组装过程及其质量影响因素分析

BGA 组装过程:
锡膏印刷→检查→BGA 放置→回流焊→检查。
在以上过程中,影响焊接点质量的主要变量有:
;
器件焊盘尺寸;
焊盘尺寸;
;
BGA 器件变形;
BGA 器件贴装区域 PCB 变形;
;
。
相关因素分析:
在生产过程中,具有共晶锡球的 BGA 贴装时,其位置在回流焊期间通过液态焊锡的
自我对中得到纠正,因此贴装精度不象密脚引脚型元件那么关键,BGA 器件组装工艺中主
要的控制环节是锡膏印刷和回流焊。此外焊接点的形状和尺寸的变异也与其它许多因素有
关。
因此需要首先考虑制程能力和各种缺陷的影响因素。
组装制程能力
可以基于一下假设分析制程能力:
1)BGA 器件和 PCB 板上的焊盘尺寸无变异;
2)BGA 器件无变形(回流焊过程);
3)回流焊后根据焊点(锡球和锡膏)平均体积计算平均标准偏差;
4)BGA 器件重量假设由浮力和表面张力而平衡;
5)焊盘和共晶锡球,可焊性好;
6)所有分布均为正态分布。
针对不同的 BGA 器件,可根据其封装特点(管脚、尺寸、焊球阵列)、焊接工艺(是否
双面焊接、使用免清洗焊膏、氮气保护、焊接温区分布等)。对 BGA 放置精度、BGA 回
流焊过程中焊点开路和焊点短路产生几率等,进行 6Sigma 制程能力分析。
1)BGA 放置
使用标准 SMT 设备进行 BGA 放置。一般贴片设备具备 BGA 共晶锡球图象识别能力,其
放置过程能力为: 3mils @ 6sigma
2)其它影响放置过程能力的变量有:
锡膏印刷能力
PCB 焊盘 X、Y 位置精度
共晶锡球 X、Y 位置精度
通过对制程各变异组成部分的标准偏差的合并可以估算出合并标准偏差。
该计算得出的制程能力为 6sigma 时的最大放置偏差。结合焊盘尺寸,分析因锡膏熔化时
表面张力产生的器件自我对中,考虑该放置偏差能否忽略。虽然因 PCB 流转过程中运动
或操作者人为因素会使锡球对准存在偏差,但就 BGA 器件放置过程而言,其制程能力为
6sigma 水平时可以以排除 BGA 器件放置偏离的顾虑。
2)焊点开路
在组装过程中,因共晶锡球塌陷不足可产生焊点开路。
可根据,BGA 器件共晶锡球直径及其形成过程标准偏差(以体积计算),共晶锡球体积规
格值,BGA 和 PCB 上的焊盘直径,锡膏印刷厚度,BGA 锡球器件侧的平均高度,考虑锡
球体积变异的 6sigma 能力,分析:
合并共面性(从零基准面计算)=锡球高度差(共面性)+器件贴装处 PCB 板形变量
由上可确认经回流焊后,由焊点平均体积(锡球和锡膏体积)决定的焊接接合支座高度。
在制程能力为 6sigma 时,合并塌陷最小值=锡球下方锡膏最小厚度+锡球塌陷最小值
由此判断防止开路产生的最小安全允差。
开路缺陷检查
通常在 BGA 回流焊组装时,BGA 和 PCB 板的变形会使焊接接合处高度不一致。BGA 器
件和 PCB 板二者的焊盘直径也各自存在一定差异,会产生制程变