PDF《66 ·焊接质量控制与管理·》

焊接技术 第36 卷第

4 期2007 年8月收稿日期: 2007- 01- 18;

修回日期: 2007- 06-

18 1 前言 1.

1 BGA简介 BGA技术的研究始于上世纪60年代, 最早被美国IBM公司 采用, 但直到上世纪90年代初, BGA 才真正进入实用阶段. JEDEC (电子器件工程联合会) (JC- 11) 的工业部门制定 了BGA封装的物理标准, 已注册的引线间距有1.0, 1.27, 1.5 mm, 而且目前正在推荐由1.27 mm 和1.5 mm间距的BGA取代 0.4~0.5 mm的精细间距器件. BGA器件的结构可按焊点形状分为两类: 球形焊点和柱状 焊点.球形焊点包括 陶瓷球栅阵列CBGA (Ceramic Ball Grid Array), 载带自动键合球栅阵列TBGA (Tape Automatic Ball Grid Array), 塑料球栅阵列PBGA (Plastic Ball Grid Array). CBGA, TBGA和PBGA是按封装方式的不同而划分的.柱形焊 点称为CCGA (Ceramic Column Grid Array).目前业界应用最为 广泛的是球形焊点. 1.2 BGA焊点质量的非破坏性检查及其接收标准 对于BGA 来讲, 由于焊点在芯片的下面, 焊接完成之后 很难去判断其焊接质量.要想清楚地判断焊点的质量, 在非破 坏性的情况下, 可以使用X-Ray焊点检查设备、C- SAM扫描超 声显微镜检查设备、IR-Thermal image红外热相分析、3D side view设备, 其中较为理想和迅速的手段是使用X-Ray焊点检查 设备. 判断焊点的质量是否合格须有依据.IPC-

7095 ( Design and Assembly Process Implementation for BGAs, 球栅阵列的设计与组装过程的实施) 中规定气孔的接收 /拒收标准主要考虑2 个方面: 空洞的位置及尺寸. 参考IPC- 7095, 优选的BGA 焊点的要求是焊点光滑、圆、 边界清晰、无气孔, 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, 无焊料球. 1.3 BGA焊点的常见缺陷 根据笔者在实际生产中拍摄到的一些图片来看, BGA焊点 的典型缺陷如图1所示, 主要包括: 短路、空焊、大焊料球 、 气孔等.本文将主要讨论BGA焊点的气孔现象.

2 BGA焊点气孔现象及其产生机理 2.1 BGA焊点气孔现象 元件组装过程中, 焊点中的气孔是无法避免的.焊点的气 孔有2种类型: Kirkendall气孔与Generalization气孔.Kirkendall 气孔接近不同金属的界面间, 是由不同扩散速率的金属元素在 生成界面合金层 ( IMC) 时所产生的微小气孔, 一般X-Ray无 法检测, 必须采用扫描电镜才能观察清楚.Generalization气孔 通常为焊接过程中被捕捉在焊盘 ( PAD) 上的助焊剂排气产生 的, 气孔尺寸较大, 可以使用X-Ray焊点检查设备检测.本文 BGA 焊点气孔对可靠性的影响及其改善措施江进国1 , 毛志兵1 , 孙煜2 , 何翅飞2 (1. 中国地质大学 机械与电子工程学院, 湖北 武汉 430074;

2. 环旭电子 ( 深圳) 有限公司, 广东 深圳 518057) 摘要: 结合实际工作中的经验和体会, 探讨球栅阵列元器件焊点的气孔现象及其产生机理, 重点讨论气孔与焊点可靠性的关系, 认为 非焊点与基板界面处 (IMC) 及焊点和BGA的Substrate结合处的气孔对焊点可靠性的影响不是很显著.最后, 通过对人、机、料、法、 环5个环节进行分析, 找到避免产生气孔的一些途径. 关键词: 球栅阵列;

气孔;

机理;

焊点可靠性 中图分类号: TG441.7 文献标识码: B 文章编号: 1002- 025X( 2007) 04- 0066-

04 图1 BGA焊点的典型缺陷 ( a) 短路 ( b) 空焊 ( c) 大焊料球 ( d) 气孔 ・焊接质量控制与管理・

66 Welding Technology Vol.36 No.4 Aug.