本文将结合实际工作中的一些体会和经验，就BGA焊点的接收标准、缺陷表现及可靠性等问题展开论述，特别对有有争议的一种缺陷空洞进行较为详细透彻的分析，并提出一些改善BGA焊点质量的工艺改进的建议。 　　BGA器件的应用越来越广泛，现在很多新产品设计时大量地应用这种器件，由于众所周知的原因,BGA的焊接后焊点的质量和可靠性如何是令很多设计开发人员、组装加工人员颇为头痛的问题。由于无法用常规的目视检查BGA焊点的质量，在调试电路板发现故障时，他们经常会怀疑是BGA的焊接质量问题或BGA本身芯片的原因，那么究竟什么样的BGA焊点是合格的，什么样的缺陷会导致焊点失效或引起可靠性问题可靠性问题呢?本文将就BGA焊点的接收标准、缺陷表现及可靠性等问题展开论述，特别对有争议的一种缺陷空洞进行较为透彻的分析。焊锡丝厂家焊锡丝生产厂家 　　1BGA简介 　　BGA是一种球栅陈封装的器件，它出现于20世纪90年代初，当时由于有引线封装的器件引脚数越来越多，引线间距越来越小，最小的器件间距已经达到0.3mm(12mil),这对于组装来讲，无论从可制造性或器件焊接的可靠性都已经达到了极限，出错的机会也越来越大。这时一种新型的球栅阵列封装器件出现了，相对于同样尺寸的QFP器件，BGA能够提供多至几倍的引脚数(对于BGA来讲其芯片下面的焊球就相当于引脚)而引脚的间距还比较大，这对于组装来讲是件好事，可以大幅度地提高焊接合格率和一次成功率。 　　通常塑料封装的PBGA是应用在通信产品和消费产品上最多的一种器件，它的焊球成分是普通的63n/37Pb,共晶焊料。军品上有时应用陶瓷封装的CBGA器件，它的焊球是一种高温的10Pb/90Sn的非共晶焊料。随着BGA器件的不断发展，在美国和日本都开发出了更小封装的微型BGA，其封装尺寸只比芯片大不超过20%，一般被子称作μBGA(microBGA)或CSP，它们的焊球最小已达到0.3mm(12mil),焊球间距最小已达到0.5mm(12mil).实际上，对于印制板制造厂来讲，在如此小焊球间距间制作过孔是一项难度非常高的工作。 　　2BGA焊拉质量的检查 　　对于BGA来讲由于焊球在芯片的下面，焊接完成之后很难去判断其焊接质量。在没有检查设备的情况下，先目视观察最外面一圈焊的塌陷是一致，再将芯片对着光看，如果每一排每一列都能透过光，那么可以断定没有连焊，有时尺寸大一点的焊锡也能看见。但用这种方法判断是否里面的焊点是否存在其它缺陷或焊点里面是否有空洞。要想更清楚地判断焊点的质量，还必须使用X光焊点检查仪。传统的二维X射线直射式照相设备比较便宜，但其缺点是在PCB板的两面的所有焊点都同时在一张照片上显影，对于在同一位置两面都有元件的情况下，这些焊锡形成的阴影会重叠起来，分不清是哪个面的元件，如果有缺陷的话，也分不清是哪个层的问题。这样，无法满足精确地确定焊接缺陷的要求。我们使用的HP　5DX电路板检查仪是专门用来检查焊点的X射线断层扫描检查设备。当然它不仅能够检查BGA，电路板上所有封装的焊点它都可以检查。虽然以前人们认为这种设备太昂贵，用来进行焊点的检查成本太高，但随着BGA器件的应用越来越广泛，人们已经能接受这种昂贵的设备了。HP　5DX采用的是X射线断层照相，通过它可以把焊接球分层，产生断层照相的效果。X射线断层照相的图片能够根据CDA原始设计数据和用户设置的参数进行自动分析焊点，它实时地进行断层扫描，能够在几十秒或2分钟之内(视电路板焊点的数量及复杂程度不同)对PCB的两面的所有元件的所有焊点进行精确的对比分析，得出焊接合格与否的结论。为什么断层扫描的X射线照相能够得到清晰度非常高的效果呢?这是由其工作原理决定的。HP　5DX系统的X射线是由位于设备上端的一个X射线管产生的。工作时，必须将电压从220V升至160KV，电流为100　mA。在高电压下产生的电子束照射到金属钨上会产生X射线。这一束X射线斜着射下来，以760转/秒的速度高速旋转。同时在下面还不一个闪烁器平台也以同样的速度与X射线同步旋转。闪烁器平台实际上是一个对X光敏感的接收器。一般来讲金属，锡、铅等重金属X光不会透过，会形成深色的景象，而一般的物质则被X光穿透，什么都看不到。X光在光源与闪烁器平台之间的某一位置上聚集，出现一个聚集平面，聚集平面上的物体或图象会在闪烁器平台上形成一个清晰的图像，但不在聚集平面上的物体或图像在闪烁器平台上则被子虚掉了，只有一个阴影。X射线的断定层成像原理如图所示。于是对于PCB上高度不同的焊点进行断层，想要检查某一层的焊接情况，只要将这一层调整到聚集平面的位置，就会很清楚地将扫描结果展现出来。这个清晰的照片会由设备下面的X光照相机拍下来。 　　3BGA焊点的接收标准 　　不管用哪种检查设备进行检查，判断焊点的质量是否合格都必须有依据。IPC-A-610C　12.2.12专门对BGA焊点的接收标准进行了定义。优选的BGA焊点的要求是焊点光滑、圆、边界清晰、无空洞，所有焊点的直径、体积、灰度和对比度均一样，位置对准，无偏移或扭转，无焊锡球。焊接完成后，优选的标准是追求的目标，但作为合格焊点的判据，还可以比上述标准要求稍微放松。如位置对准，允许BGA焊点相对于焊盘有不超过25%的偏移量，对于焊锡球也不是绝对不允许存在，但焊锡球不能大于相邻最近的两个焊球间距的25%。 　　4BGA焊点的典型缺陷 　　BGA的典型缺陷包括：连焊、开路、焊球丢失、大空洞、大焊锡球和焊点边缘模糊。下面列举一张实际工作中遇到的X射线照片，包含了上述的大部分缺陷。 　　5有争议的一种缺陷空洞 　　目前尚存在争议的一个问题是关于BGA中空洞的接收标准。空洞问题并不是BGA独有的。在通孔插装及表面贴装及通孔插装元件的焊点通常都可以用目视检查看到空洞，而不用X射线。在BGA中，由于所有的焊点隐藏在封装的下面，只有使用X射线才能检查到这些焊点。当然，用X射线不仅可以检查BGA的焊点，所有的各种各样的焊点都可以检查，使用X射线，空洞很容易就可以检查出来。那么空洞一定对BGA的可靠性有负面影响吗?不一定。有些人甚至说空洞对于可靠性是有好处的。IPC-7095标准“实现BGA的设计和组装过程”详述了实现BGA和的设计及组装技术。IPC-7095委员会认为有些尺寸非常小，不能完全消除的空洞可能对于可靠性是有好处的，但是多大的尺寸应该有一个界定的标准。