文档介绍：3
第 20 卷第 1 期半导体学报 V o l. 20,N o. 1
1999 年 1 月 CH INESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S Jan. , 1999
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2 2 球栅阵列2 2 (BGA) 器件焊点
形态成形建模与预测
周德俭潘开林吴兆华陈子辰
(桂林电子工业学院电子机械系桂林 541004) (浙江大学机械系杭州 310027)
摘要本文基于最小能量原理建立了塑料球栅阵列(PBGA ) 焊点形态成形模型, 运用有限元
方法预测 PBGA 焊点形态, 并对预测结果与其它不同模型的预测结果和实验结果进行了对
比. 结果表明, 有限元方法预测结果与其它模型结果和实验结果吻合良好.
: 0170J, 0170N , 0290T , 7320W
1 引言
球栅阵列(BGA : Ball Grid A rray) 封装技术是近年来国外迅速发展起来的一种新型封
装技术. BGA 封装器件在基板底面以阵列方式制出球形触点作用引脚, 具有引脚短、引线
电感和电容小; 引脚多、引出端数与本体尺寸的比率高; 焊点中心距大、组装成品率高; 引脚
牢固、共面状况好; 适合M CM 的封装需要, 有利于实现M CM 的高密度、高性能要求等一系
列优点. 它的应用和发展使表面组装技术(SM T ) 进入了一个新阶段.
BGA 也存在一些缺陷, 如组装后焊点不外露, 组装质量检测困难; 它不能进行焊点的
局部近修, 焊点中只要有一个不良, 也必须整体从基板上脱离下来重新焊接. 为此, 如何使所
有焊点达到完全良好, 是BGA 器件组装中的关键技术之一. 研究BGA 器件组装焊点的几
何形态及其预测控制方法, 其目的是优化BGA 焊点结构和工艺参数, 保证组装焊点具有高
的一次合格率.
2 BGA 器件的焊点形态
2. 1 焊点形态及其研究内容
焊点形态一般是指元器件焊脚与印刷电路板(PCB ) 焊盘结合处熔融钎料沿金属表面
润湿铺展所能达到的几何尺寸, 以及与金属表面接触和钎料圆角形态. 简而言之, 是焊点成
电子部电科院预研基金资助项目(编号 DJ3. 2. 4. 2)
周德俭男, 1954 年出生副教授, 硕士生导师, 浙江大学在职博士生, 从事 SM T 和 CAD CAM 方面的教学科研工
作
1997 10 25 收到, 1998 02 01 定稿
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形后的外观结构形状. 焊点形态与器件引脚和焊盘的几何尺寸及几何形状、焊料性质、焊接
温度、焊料量等诸多因素紧密相关.
SM T 焊点形态研究内容包含焊点成形机理研究和失效机理、焊点力学行为与焊点形
态关系、焊点形态成形建模及形态控制、焊点形态 CAD 方法等[1 ]. 其中焊点形态成形建模及
预测是焊点形态研究的核心内容.
2. 2 BGA 器件的焊点形态
SM T 焊点以及相应的焊点形态有多种形式,BGA 焊点是 SM T 焊点中形态较为简单的
一种. 依据BGA 的种类和制造工艺不同, 它的形态有些差异, 图 1 示意的是几种BGA 器件
和 PCB 结合形成的单个焊点形态的截面图. 其中(a