SMT贴片加工中有什么比较好的焊接BGA方法吗?

随着电子技术不断发展,产品的迭代更新是飞快,自动化、智能化产品日益普及。人们对电子产品的功能要求越来越高,却对体积要求越来越小。这就使得IC芯片尺寸越来越小,复杂程度不断增加,一种先进的高密度封装技术——bga封装技术得以高速发展。

在深圳SMT贴片加工厂的生产线上,我们经常都能看到很多需要PCBA板上都有BGA,而一谈到BGA,很多加工厂都比较头疼,因为BBGA的引脚(也就是焊球)隐藏在元件下面,在贴装完成后如果不能做及时准确的检查,那么就容易造成焊点缺陷。而一旦检测出不良,那么就需要返修,BGA的返修不仅难度大,而且耗时,使生产成本上升。所有SMT贴片厂家想一定要从源头做起,规范生产环节,降低不良发生的风险,要升BGA焊接质量。

今天深圳致远有限公司就给大家讲解一下BGA的焊接,主要介绍了BGA焊接原理,详述了BGA焊接前和BGA焊接过程中的质量措施,希望对您了解BGA贴片组装技术提供帮助。

 

BGA焊接原理:

当焊料的温度达到熔点之上,铜表面的氧化层在助焊剂的活化作用下就会被清洗掉。同时,铜表面和焊料中的金属颗粒能够达到足够活化的程度。熔融的焊料在焊盘表面得到润湿,正如之前说到的,焊盘铜表面已经通过助焊剂清洗干净。通过化学扩散反应作用,金属化合物最终直接在焊料和焊盘表面生成。通过这样一系列的变化和作用,BGA就被永久地固定在了PCB适当位置上。

 

怎么把BGA“完美”焊接在PCB上

想要弄清楚“零缺陷”焊接BGA的方法之前,我们有必要了解贴片组装的一般流程。贴片组装主要包含以下几个步骤:

 锡膏印刷→锡膏检查系统→ 贴片→ 回流焊接→ 自动光学检测(AOI)→ 自动X射线检测(X-Ray)

为了在贴片过程中优化BGA焊接,在BGA焊接前和焊接过程中有必要采取必要措施。所以,接下来我们的讨论将从焊接前和焊接中两方面进行。

 

焊接前

为了把BGA元件固定在PCB裸板上,首先就是要保持BGA元件和裸板PCB始终处在好状态中。毕竟,一点点的瑕疵,比如湿气,就可能造成元件焊接缺陷甚至造成整个产品的报废。

 

电路板

    首先,要为电路板选择合适的表面处理方式,以符合项目和产品要求。几种常见的表面处理方式的比较需要特别清楚。比如,有些产品的需要符合欧盟ROHS要求,那么就需要无铅表面处理,无铅喷锡、无铅化学镍金或无铅OSP都可以选择,再根据其各自的优缺点确定最终的表面处理方式。

    其次,电路板裸板要合理保存及应用。电路板必须真空包装,里面包含防潮袋和湿敏指示卡。湿敏指示卡能够方便、经济地检查湿气是否在可控范围内。卡片的颜色是用来指示袋子内的湿气的,也能反映防潮剂是否有效。一旦包装内的湿气超过或者等同于指示值,相应的圆圈就会变成粉色。

    最后,PCB裸板需要进行清洗和/或烘烤。烘烤有助于防止电路板中的湿气在焊接过程中形成焊接缺陷。一般情况下,烘烤需要在110±10℃温度中进行两个小时。除此以外,PCB板在移动和保存的过程中表面也会被尘土覆盖,所以在贴片和焊接前必须进行必要的清洗。我司使用的是超声清洗仪,可以对PCB裸板和组装好的PCB进行充分的清洗,保证它们的清洁。如此,可充分保证板子的可靠性。

 

BGA元器件

    作为一种湿敏元器件,BGA元器件储存的环境必须是恒温和干燥的。储存过程中,操作人员必须严格遵守元器件储存规范规程,防止元器件质量受到影响而下降。通常说来,BGA元器件需要储存在防潮箱内,温度在20到25摄氏度之间,相对湿度10%,能使用氮气保存更好。

    BGA元器件需要在焊接之前烘烤,焊接温度不应该超过125℃,因为太高的温度可能造成金相结构的改变。当元器件进入回流焊接流程中,容易引起焊球点和元件封装之间分离,从而降低贴片组装中的焊接质量。如果烘烤温度太低,湿气又不太容易去除。所以,BGA元件的烘烤温度必须进行适当调整。另外,烘烤完毕后,BGA元件需要冷却半小时,才能进入贴片组装生产线。

 

焊接中

实际上,控制回流焊接并不是一件容易的事,所以,必须调整最佳的温度曲线,只有这样才能够获得BGA元器件焊接的最高质量。

  a. 在预热阶段,PCB板的温度稳定上升,助焊剂受到激活。通常说来,温升需要稳定、持续,防止电路板在受到温度的突然上升后发生形变。理想的温升速率应该控制在3℃/s以下,2℃/s是最合适的。时间间隔应该控制在60 到90秒之间。

  b. 在浸润阶段中,助焊剂逐渐蒸发。温度应该保持在150到180℃之间,时间长度应为60到120秒,这样助焊剂能够完全挥发。温升速度通常控制在0.3到0.5℃/s。

  c. 回流阶段的温度在这个阶段会超过焊料的熔点,使焊料从固态转化为液态。在这个阶段,温度应当控制在183℃以上,时间长度在60到90秒之间。太长或太短的时间都可能造成焊接缺陷。焊接的温度要控制在220±10℃,时长大约为10到20秒。

  d. 在冷却阶段,焊料开始变成固体,这样就能将BGA元器件固定在板子上了。而且,温降需要控制不能太高,通常在4℃/s以下。理想的温降为3℃/s,太高的温降可能会导致PCB板变形,大大降低BGA焊接质量。

 

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