BGA枕头效应

2016BGA枕头效应常江11月7日随着无铅化（Pb-free）和消费电子设备的微型化（miniaturization），电子组装加工过程中出现越来越多的“枕头效应”(Head-in-Pillow)，也可以叫做“枕头现象”概述枕头效应实物图用来描述电路板的BGA零件在回焊(Reflow)的高温过程中，BGA载板或是电路板因为受不了高温而发生板弯、板翘(warpage)或是其他原因变形，使得BGA的锡球(ball)与印刷在电路板上的锡膏分离，当电路板经过高温回焊区后温度渐渐下降冷却，这时IC载板与电路板的变形量也慢慢回复到变形前的状况(有时候会回不去)，但这时的温度早已低于锡球与锡膏的熔锡温度了，也就是说锡球与锡膏早就已经从熔融状态再度凝结回固态。当BGA的载板与电路板的翘曲慢慢恢复回到变形前的形状时，已经变回固态的锡球与锡膏才又再次互相接触，于是便形成类似一颗头靠在枕头上的虚焊或假焊的焊接形状。枕头效应(HIP)枕头效应虽然是在回流焊期间所发生的，但其真正形成枕头效应的原因则可以追溯到材料不良，而在电路板组装工厂端则可以追溯到锡膏的印刷，贴件/贴片的准确度及回焊炉的温度设定…等。发生HIP(Head-In-Pillow)的可能原因BGA封装(Package)如果同一个BGA的封装有大小不一的焊球(solderball)存在，较小的锡球就容易出现枕头效应的缺点。另外BGA封装的载板耐温不足时也容易在回流焊的时候发生载板翘曲变形的问题，进而形成枕头效应。锡膏印刷(Solderpasteprinting)锡膏印刷于焊垫上面的锡膏量多寡不一，或是电路板上有所谓的导通孔在垫(Vias-in-pad)，就会造成锡膏无法接触到焊球的可能性，并形成枕头效应。另外如果锡膏印刷偏离电路板的焊垫太远、错位，这通常发生在多拼板的时候，当锡膏熔融时将无法提供足够的焊锡形成桥接，就会有机会造成枕头效应。贴片机的精度不足(Pick&Place)贴片机如果精度不足或是置件时XY位置及角度没有调好，也会发生BGA的焊球与焊垫错位的问题。另外，贴片机放置IC零件于电路板上时都会稍微下压一定的Z轴距离，以确保BGA的焊球与电路板焊垫上的锡膏有效接触，这样在经过回流焊时才能确保BGA焊球完美的焊接在电路板的焊垫。如果这个Z轴下压的力量或形成不足，也有机会让部份焊球无法接触到锡膏，而造成HIP的机会。回流焊过程回流焊前回流焊中回流焊后回流焊温度(Reflowprofile)当回流焊(reflow)的温度或升温速度没有设好时，就容易发生没有融锡或是发生电路板及BGA载板板弯或板翘…等问题，这些都会形成HIP。被氧化正常BGA在IC封装厂完成后都会使用探针来接触焊球作功能测试，如果探针的洁净渡没有处理的很好，有机会将污染物沾污于BGA的焊球而形成焊接不良。其次，如果BGA封装未被妥善存放于温湿度管控的环境内，也很有机会让焊球氧化至影响焊锡的接合性。焊球氧化(SolderballOxidization)1.BGA检测，能够清晰看清PCB内焊盘位置以及焊球内气泡的分布、比例；2.检测结果直接显示在屏幕上，并且可以输出到Excel表里，方便复查和备案；善思x-ray设备BGA检测MultipleBridging多处桥接可能原因：焊膏太多，或者钢网底部没有彻底清洁解决方法：检查印刷机BridgingBGA桥接印刷过程ColdSolder冷焊SolderBallisnotround可能原因：没有达到融化温度解决方法：检查回流炉设置的炉温曲线ColdSolderBGA冷焊回流炉SolderVoids焊球空洞可能原因：空洞气泡在无铅焊接中很常见，难以杜绝，往往发生焊接时的回流环节。如果空洞的面积超过单个球体面积的25%，此焊点将会变的非常脆弱。BGAVoidsBGA空洞空洞的检查BGA开路可能原因：锡膏印刷环节有误，焊锡有缺失解决方法：检查印刷机相关设置及钢网的清洁情况BGAOpenBGA开路开路检查谢谢观看