文档介绍：BGA焊点的质量控制
鲜飞
(烽火通信科技股份有限公司,武汉 430074)
摘要:BGA是现代组装技术的新概念,它的出现促进SMT(表面贴装技术)与SMD(表面贴装元器件)的发展和革新,并将成为高密度、高性能、多功能及高I/O数封装的最佳选择。本文结合实际工作中的一些体会和经验,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详细透彻的分析,并提出一些改善BGA焊点质量的工艺改进的建议。
关键词:表面贴装技术;球栅阵列封装;焊点;X射线;质量控制
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1003-353X(2005)05-0049-04
1 引言
随着电子产品向便携式/小型化、网络化和多媒体化方向的迅速发展,对电子组装技术提出了更高的要求,新的高密度组装技术不断涌现,其中球栅阵列封装(BGA)就是一项已经进入实用化阶段的高密度组装技术。现在很多新产品设计时大量地应用这种器件,然而,BGA焊接后焊点的质量和可靠性是很令人头痛的问题。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,经常会怀疑是BGA的焊接质量问题或BGA本身芯片的原因。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。
BGA技术的研究始于20世纪60年代,最早被美国IBM公司采用,但一直到20世纪90年代初,BGA才真正进入实用化的阶段。在20世纪80年代,人们对电子电路小型化和I/O引线数提出了更高的要求。为了适应这一要求,。由于引脚间距不断缩小,I/O数不断增加,封装体积也不断加大,给电路组装生产带来了许多困难,导致成品率下降和组装成本的提高。另方面由于受器件引脚框架加工精度等制造技术的限制,,这都限制了组装密度的提高,于是一种先进的芯片封装——球栅阵列(BGA)应运而生。它的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面(图1),引线间距大,引线长度短,这样 BGA消除了精细间距器件中由于引线而引起的共面度和翘曲的问题。BGA技术的优点是可增加I/O数和间距,消除QFP技术的高I/0数带来的生产成本和可靠性问题[1]。
BGA器件的结构可按焊点形状分为两类:球形焊点和柱状焊点。球形焊点包括陶瓷球栅阵列(CBGA)、载带自动键合球栅阵列(TBGA)和塑料球栅阵列(PBGA),是按封装方式的不同而划分的;GA(ceramic column grid array)[6]。
BGA技术的出现是IC器件从四边引线封装到阵列焊点封装的一大进步,它实现了器件更小、引线更多以及优良的电性能。另外还有一些超过常规组装技术的性能优势,包括高密度的I/O接口、良好的热耗散性能以及能够使小型元器件具有较高的时钟频率[3]。
由于BGA器件相对而言其间距较大,在再流焊接过程中具有自校准的能力,所以它比相类似的其它元器件,例如QFP,操作便捷,在组装时具有高可靠性。据国外一些印刷电路板制造技术资料反映, BGA器件在使用常规的SMT工艺规程和设备进行组装生产时,能够始终如一地实现缺陷率小于 20PPM(百万分率缺陷数),而与之相对应的器件,例如QFP,在