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PCBA大講堂:BGA同時空焊及短路可能的原因

發(fā)布時間 :2016-07-27 14:41 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
之前在網(wǎng)絡(luò)上有看過一個網(wǎng)友說他們家在生產(chǎn) BGA 時,總是容易發(fā)生短路及空焊,而且還都是新料。
一般來說 BGA 焊接同時會有空焊(insufficient solder)及短路(solder short)的情形并不多,但也不是全無可能,有可能是由于BGA載板及電路板由于熱縮率(CTE)差距過大,造成BGA載板的板邊上翹,形成了類似笑臉的曲線(simile up),而電路板則因為TAL(Time Above Liquidous)過長,與回流焊爐的上下爐溫溫差過大,兩相交互作用下形成電路板板邊下彎,造成了所謂的哭臉曲線(cry down)。
BGA銷量曲線(BGA載板及電路板由于熱縮率(CTE)差距過大,造成BGA載板的板邊上翹,形成了類似笑臉的曲線)BGA哭臉曲線(電路板則因為TAL(Time Above Liquidous)過長,與回流焊爐的上下爐溫溫差過大,兩相交互作用下形成電路板板邊下彎,造成了所謂的哭臉曲線)
BGA笑臉曲線(BGA載板及電路板由于熱縮率(CTE)差距過大,造成BGA載板的板邊上翹,形成了類似笑臉的曲線);BGA哭臉曲線(電路板則因為TAL(Time Above Liquidous)過長,與回流焊爐的上下爐溫溫差過大,兩相交互作用下形成電路板板邊下彎,造成了所謂的哭臉曲線)。
 
如果這種哭、笑曲線嚴(yán)重變形時就會同時形成BGA的短路與空焊,只是通常都是兩者同時發(fā)生才比較容易出現(xiàn)這樣的的問題。下圖可以很明顯看出來BGA的笑臉與印刷電路板上的哭臉強烈擠壓BGA的焊球,以致幾機乎短路。一般來說,可以考慮降低回流焊爐升溫的斜率,或是將BGA預(yù)熱烘烤,消除其熱應(yīng)力,或是要求BGA生產(chǎn)商使用更高的Tg…等方法來克服。 
BGA的哭、笑曲線嚴(yán)重變形時就會同時形成BGA的短路與空焊
另外一些BGA的空焊可能原因有:
? 電路板的焊墊或BGA錫球氧化 。另外印刷電路板或BGA防潮不當(dāng),也會有類似問題。
? 錫膏過期 。
? 錫膏印刷不足。
? 溫度曲線(profile)設(shè)定不良,空焊處要測爐溫。另外升溫太快的時候也比較容易產(chǎn)生上述的哭、笑臉的問題。
? 設(shè)計問題。如Via-in-pad(通孔在墊)就會造成錫膏減少,其實也可能造成錫球空洞,吹漲錫球。(延伸閱讀:導(dǎo)通孔在墊(Vias-in-pad)的處理原則)
? Head in Pillow(枕頭效應(yīng))。此現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在上述的BGA載板或印刷電路板經(jīng)過回流焊時變形(dedormation),當(dāng)錫膏熔融的時候,BGA的錫球未接觸到錫膏,在冷卻的時候,BGA載板及電路板的變形減小,錫球回落接觸到已經(jīng)固化的錫膏。 
BGA head in pillow(枕頭效應(yīng))
而一般分析BGA空焊的方法不外乎下列幾種(詳細(xì)可以參考:BGA錫球缺點的幾種檢查方法):
1. 用顯微鏡檢查外圍的BGA錫球,一般大概只能看最外圍的一排錫球,就算使用fiber光纖,最多也只能檢查到最外邊的三排,而且越裡面看得越不清楚。
2. X-Ray檢查(可以3D掃描最好)。檢查短路容易,檢查空焊看功力。
3. Red Dye Penetration (染紅測試)。這是破壞性測試,非到不得已不用,可以看出斷裂、空焊的地方,但需要細(xì)心有經(jīng)驗。
4. 切片(cross section)。這個方法也是破壞性測試,而且比染紅測試更費工,算是將某一區(qū)域特別放大檢查。


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