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掌握 BGA 焊接艺术的最佳技术介绍

2023/06/03

BGA(球栅阵列)焊接是电子制造行业广泛使用的一种方法,用于将集成电路安装到印刷电路板 (PCB) 上。与传统的通孔或表面贴装技术相比,这种方法提供了一种更紧凑、更可靠的连接。然而,BGA 焊接的复杂性在制造过程中造成了各种障碍。在此,我们将探讨 BGA 焊接中面临的挑战,并讨论解决这些挑战的有效策略。

什么是 BGA 焊接?

BGA 焊接是一种涉及使用焊球阵列将集成电路封装连接到 PCB 的技术。这些焊球通常由铅基或无铅合金制成,具体取决于环境法规和特定要求。 BGA 封装由充当集成电路载体的基板和形成封装与 PCB 之间电气和机械连接的焊球组成。

BGA焊接在电子制造中的重要性

BGA 焊接在计算机、智能手机和游戏机等各种电子设备的制造中起着至关重要的作用。对更小、更强大的电子产品的需求增加推动了 BGA 封装的采用。它们的紧凑尺寸和高引脚密度使其适用于空间受限的高级应用。

BGA 焊接面临的挑战

升   组件对齐和放置

BGA 焊接的主要挑战之一是确保元件在 PCB 上准确对齐和放置。焊球体积小,BGA封装布局密集,难以实现精确定位。装配过程中的未对准会导致焊桥、开路连接或封装上的机械应力。

为了应对这一挑战,制造商采用了自动光学检测 (AOI) 和 X 射线检测等先进技术。 AOI 系统使用相机和图像处理算法来验证 BGA 组件的正确对齐和放置。另一方面,X 射线检测允许制造商查看 PCB 表面下方,并检测肉眼可能看不到的任何未对准或缺陷。

 

升   焊膏应用

BGA 焊接的另一个重大挑战是实现精确和一致的焊膏应用。焊膏 (http://www.bestpcbs.com/blog/2022/08/why-solder-paste-became-dry-and-how-to-solve-this-problem/),焊料合金和助焊剂的混合物,在放置 BGA 封装之前应用于 PCB 焊盘。焊膏不足或过多会导致焊接缺陷,例如焊点不足、焊料空洞或焊料桥接。

为克服这一挑战,必须仔细注意模板设计和孔径选择。具有适当厚度和适当尺寸孔径的模板可确保准确的焊膏沉积。此外,制造商可以使用焊膏检测 (SPI) 系统来验证所用焊膏的质量和一致性。 Best Technology使用的锡膏是SAC305锡膏。

升   温度曲线

温度曲线,或者我们可以说热管理,在 BGA 焊接中至关重要,以确保焊膏的适当回流。回流工艺包括使 PCB 经受仔细控制的温度曲线,使焊膏熔化、形成可靠的接头并固化。不充分的温度曲线会导致焊料润湿不足、回流不完全或元件热损坏。

制造商必须优化回流炉设置和校准,以实现正确的温度曲线。热分析技术,例如使用热电偶和数据记录器,有助于监测和控制回流过程中的温度。 

升   回流工艺

回流工艺本身对 BGA 焊接提出了挑战。必须仔细控制均热区、升温速率和峰值温度,以防止对元件产生热应力并确保适当的回流焊。温度控制不当或升温速率不当会导致焊接缺陷,例如立碑现象、元件翘曲或焊点空洞。

制造商需要考虑 BGA 封装的具体要求,并遵循组件供应商提供的推荐回流曲线。回流后的适当冷却对于防止热冲击和确保焊点的稳定性也很重要。

升   检查和质量控制

检查和质量控制是 BGA 焊接的关键方面,以确保焊点的可靠性和性能。自动光学检测 (AOI) 系统和 X 射线检测通常用于检测缺陷,例如未对准、焊料润湿不足、焊料桥接或焊点中的空隙。

除了目视检查技术外,一些制造商可能会进行横截面分析,即在显微镜下切割样品焊点并进行检查。该分析提供了有关焊点质量的宝贵信息,例如焊料润湿、空洞形成或金属间化合物的存在。

BGA 焊接在电子制造中提出了独特的挑战,主要与各种因素有关。通过有效应对这些挑战,制造商可以确保 BGA 焊点的可靠性和性能,为生产高质量的电子设备做出贡献。


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