由于BGA封裝形式的特殊性，其返修需要專門的返修工具，返修難度大，成功率低。

      對于電子組裝廠商來說，提高BGA組裝質(zhì)量對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本具有重要意義。

①BGA封裝形式

       目前的BGA封裝按基板類型主要分為PBGA（塑料封裝BGA）和CBGA（陶瓷封裝）。

     （封裝 BGA）和 TBGA（載帶封裝 BGA）。 PBGA 封裝由安裝并互連到雙面或多層 PCB 基板的芯片組成，通過過孔將頂面上的信號跡線互連到基板底部的相應(yīng)焊盤。 經(jīng)過芯片鍵合和引線鍵合后，組裝好的零件通過傳遞模塑或注塑成型進(jìn)行成型和封裝。 是目前應(yīng)用最廣泛的BGA器件，主要應(yīng)用于通訊產(chǎn)品和消費(fèi)類產(chǎn)品。 因其以下優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于SMT組裝： I/O端子占封裝面積比高：與環(huán)氧樹脂PCB的熱膨脹系數(shù)CTE相匹配，具有良好的熱綜合性能：

       電氣性能好； 高互連密度； SMT組裝中焊球共面度要求較低，一般為0.15~0.20mm； SMT回流工程中的自定心功能：消除窄間距焊膏印刷； 減少焊盤之間橋接的可能性。

       PBGA 器件是一種對濕度高度敏感的器件，必須在恒溫和干燥的條件下存放，以避免組件在組裝前受到影響。 一般BGA的理想儲存環(huán)境為20-25C，RH小于10%（最好有氮?dú)獗Ｗo(hù)措施）。 因此，BGA密封的防潮封裝一旦打開，必須在規(guī)定的時間內(nèi)組裝到PCB上。 PBGA芯片開箱后的使用時間由芯片的靈敏度等級決定。

      組裝過程中，BGA的封裝打開后無法在相應(yīng)時間內(nèi)組裝好，曝光時間超過

      為了使BGA在下次使用前具有良好的可焊性，建議對BGA進(jìn)行烘烤。 烘烤溫度一般不超過125℃，相對濕度應(yīng)低于60%，因?yàn)闇囟冗^高會增加焊球與BGA接合處金屬間化合物的厚度，容易產(chǎn)生裂紋 在組裝過程中，導(dǎo)致BGA組裝失敗。 烘烤時間與BGA的濕敏程度和BGA的厚度密切相關(guān)。

      PBGA焊球元件一般有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2和Sn96.5Ag3。 0銅0。 5合金、焊球

      間距一般為1.50、1.27、1.0、0.8、0.5mIn，可根據(jù)不同的應(yīng)用調(diào)整錫球的直徑。

      所需的差異在 0.75 - 0.30 mIn 之間變化。 對于間距更小的BGA，封裝密度越高，對BGA組裝的工藝要求就越高。 CBGA的互連采用Snl0Pb90高溫焊球，通過Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2、Sn96.5Ag3等低熔點(diǎn)焊料將焊球焊接到基板上。 0Cu0.5。 焊球陣列間距為1.27min時使用的焊球直徑為0.89min，間距為1.0mm時使用的焊球直徑為0.64rn/n。 CBGA封裝的主要優(yōu)點(diǎn)包括（1）封裝元件可靠性高，性能優(yōu)良：（2）共面性好，易焊接； (3)對水分不敏感，貯存時間長； (4) 電氣性能好： (5) 封裝密度高。 CBGA的主要缺點(diǎn)是與PCB的熱膨脹系數(shù)CTE不匹配，容易引起熱疲勞失效，因此熱可靠性差，封裝邊緣很難與PCB焊盤對齊 ，包裝成本高。

      TBGA是一種以銅/聚酰亞胺載帶為基材，實(shí)現(xiàn)芯片與焊球與PCB連接的封裝形式。

      TBGA封裝具有以下特點(diǎn)： (1) 與環(huán)氧樹脂電路板熱匹配良好： (2) 可通過封裝邊緣與PCB焊盤對齊； (3)對濕度和熱敏感，不同材料的多組分聚合對可靠性有不利影響。

② PCB 設(shè)計     

       由于BGA封裝的特殊性，其焊點(diǎn)位于BGA封裝本體下部的面陣結(jié)構(gòu)中，在組裝過程中PCB的輕微變形都可能導(dǎo)致BGA焊球開路。 因此，BGA的位置設(shè)計應(yīng)遠(yuǎn)離PCB撓度大的區(qū)域和高應(yīng)力區(qū)域，如PCB的四個角、邊緣位置、連接器、安裝孔、槽、切割板、縫隙和拐角。

      由于BGA的熱容量較大，為保證PCB表面元器件的熱均勻性，BGA周圍5min區(qū)域內(nèi)不得放置任何元器件，以免PCB組裝時因溫度分布不均而變形。

      為了減少PCB的變形，提高BGA組裝質(zhì)量，需要好的PCB材料，特別是適用于無鉛電子組裝的焊接工藝，由于回流焊溫度的升高，對PCB提出了更高的要求 材料。 目前廣泛使用的改性FR4型基板，其溫度值大于170℃，基本可以滿足無鉛和錫鉛回流焊工藝要求。

      BGA對應(yīng)的PCB焊盤設(shè)計一般比焊球直徑小20%，每個焊球?qū)?yīng)的焊盤應(yīng)該是實(shí)心銅

      PCB焊盤最大直徑為BGA器件底部焊球的焊盤直徑，最小直徑應(yīng)為BGA器件底部焊盤直徑減去安裝精度。 焊盤周圍應(yīng)設(shè)計阻焊層，阻焊層尺寸應(yīng)比焊盤大0.1~0.15 mIn，以防止焊料流失造成短路或虛焊。 焊盤旁邊要設(shè)計通孔。 過孔電鍍后，必須用介質(zhì)材料或?qū)щ娔z將通孔堵住，高度不得超過焊盤高度。

③BGA組裝工藝  

       在BGA組裝過程中，每一個步驟、每一個工藝參數(shù)都會對BGA組裝產(chǎn)生影響，所以BGA組裝的每一步都必須嚴(yán)格控制。 對于錫鉛和無鉛電子組裝工藝，焊膏印刷和貼片工藝之間沒有太大區(qū)別。 主要區(qū)別在于回流焊過程中溫度曲線的設(shè)置。 焊接工藝有很大差異。 此外，由于BGA的封裝形式不同，熱阻也不同。 為了滿足回流焊溫度曲線的要求，在溫度設(shè)置和時間上也有一定的差異。

3.1 錫膏印刷

       焊膏是合金焊粉、助焊劑體系、觸變劑體系的均勻混合物，具有觸變性的膏體流動性。     

       散裝錫膏的儲存條件一般在2~5℃下儲存3-6個月。 儲存過程中不會發(fā)生化學(xué)變化，焊粉和助焊劑不會分離，其黏度和黏度保持不變。 錫膏在印刷前必須自然升溫，一般升溫時間為4-8小時。 在錫膏升溫至室溫之前，請勿拆開容器或攪動錫膏強(qiáng)行加熱，以免損壞助焊劑。 的分析。 確保良好的印刷適性和可焊性。

       錫膏印刷量要適當(dāng)。 過多容易產(chǎn)生橋連等焊接缺陷，過少錫膏容易造成開路或虛焊等焊接缺陷。

       拾取缺陷。 錫膏EO、~U用量的控制取決于印刷模板的厚度、刮刀的壓力和印刷速度。 印刷模板一般由不銹鋼制成。 BGA模板的開口直徑一般略小于焊盤直徑，其厚度一般為0.12-0.15mm，以保證適量的錫膏印刷。    

       印刷錫膏時，一般使用60。在不銹鋼刮刀中，刮刀壓力一般控制在35~100N，壓力太小使

       焊膏轉(zhuǎn)移量不足，過多會使印刷的焊膏過薄，增加焊膏污染模板反面和PCB基板的可能性。

       打印速度一般為10 -25 mllfS。 如果速度太快，容易造成刮刀滑動而漏印。 過慢容易造成錫膏壓痕邊緣不平整，污染PCB基板表面。 BGA焊點(diǎn)間距越小，印刷速度越慢，才能保證良好的印刷質(zhì)量。 印刷后成型速度一般設(shè)定在0. 5~1. 0 mllfS，焊點(diǎn)間距越小，脫模速度應(yīng)越慢。 目前研究表明，將脫模速度設(shè)置為加快，即從零開始逐漸加速，可以避免恒速脫模時錫膏塌陷和錫膏與模板分離不良，脫模效果好。

另外，打印時要注意控制操作環(huán)境，溫度控制在25"C左右，濕度控制在RH55%左右。

      印好的PCB要在30分鐘內(nèi)回流焊，以免錫膏暴露在空氣中時間過長，影響組裝質(zhì)量。

3.2 返修

       貼片的主要目的是將 BGA 上的每個焊球與 PCB 上的每個相應(yīng)焊盤對齊。 由于 BGA 上的焊球位于其封裝的底部，因此必須使用特殊設(shè)備進(jìn)行對準(zhǔn)。 貼片機(jī)貼片BGA的貼片精度必須達(dá)到0.001rain左右。 BGA器件可以通過圖像識別準(zhǔn)確地放置在PCB上。 由于BGA錫球的共面性存在一定偏差，錫膏印刷存在一定差異，為保證良好的焊接質(zhì)量，一般在BGA高度減去25-41-50.80pm，使用延時關(guān)斷 同時真空系統(tǒng)約400 ms，使BGA的焊球在貼裝時能與焊膏充分接觸，避免BGA在回流焊過程中出現(xiàn)某一焊路開路的現(xiàn)象。

3.3 回流焊     

       回流焊是BGA組裝過程中一個很難控制的過程。 設(shè)置工藝參數(shù)并獲得合適的溫度曲線

       BGA 的良好焊接非常重要。 由于BGA的封裝形式不同，CBGA的熱阻比PBGA大，所以要達(dá)到相同的溫度，CBGA需要比PBGA更高的溫度設(shè)置和更長的預(yù)熱時間。 對于錫鉛錫膏和無鉛錫膏，溫度設(shè)置和加熱時間有明顯不同。

       預(yù)熱階段：預(yù)熱的主要目的是對PCB及其元器件進(jìn)行均勻加熱，同時對PCB及元器件起到烘烤作用。

       烘烤的作用是除去其中的水分，使焊膏中的助焊劑適量揮發(fā)。 預(yù)熱階段的升溫速度不宜過快，以免PCB受熱過快造成較大變形。 - 一般升溫速度控制在3"C/s，預(yù)熱時間在60-90 s之間。     

       活化階段：該階段的主要目的是活化焊膏中的助焊劑，去除焊盤表面和焊膏合金表面的氧化物，達(dá)到干凈的金屬表面，為焊膏回流做準(zhǔn)備 過程。 同時蒸發(fā)焊膏中過多的助焊劑并對PCB進(jìn)行預(yù)熱，防止回流焊過程中溫度升高過大導(dǎo)致PCB變形。 對于錫鉛焊接，此階段溫度應(yīng)保持在150-180"C，時間60-120S；對于無鉛焊接，此階段溫度應(yīng)保持在160-200"C，時間60-180 S，使助焊劑充分發(fā)揮作用。 活化階段的升溫速率一般控制在0.3±0.5℃/S。

       回流焊階段：此階段焊點(diǎn)溫度已升至焊膏熔點(diǎn)以上，焊膏呈熔融狀態(tài)。 背部     

       流動階段的主要目的是使熔化的焊料潤濕元件的焊盤和引線，以達(dá)到良好的焊接要求。 對于PBGA，其焊球有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2和Sn96。 回流焊過程中，焊球不熔化，焊膏熔化潤濕焊盤和高溫焊球形成焊點(diǎn)。 因此，需要適當(dāng)?shù)臅r間來保證熔化的錫膏能夠很好地潤濕焊盤和錫球。 如果時間太短，可能會導(dǎo)致潤濕不良，形成虛縫。 如果時間太長，焊料和焊盤之間可能會形成很厚的間隙。 - 層狀金屬間化合物Cu6sn5和Cu3Sn，由于其脆性特性，容易形成裂紋，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。 特別是無鉛電子組裝，由于無鉛焊料中合金元素Sn含量高，在高溫下更容易形成較厚的金屬間化合物，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。 時間控制在60。-90秒內(nèi)，210-225"C峰值溫度范圍內(nèi)的時間控制在10-20秒內(nèi)；對于無鉛焊接，一般要求時間控制在熔點(diǎn)以上 217-219C點(diǎn)時間在60-120s內(nèi)，其中230~235"C峰值溫度范圍內(nèi)的時間最好控制在20~40s內(nèi)。

       冷卻階段：焊膏回流后，助焊劑完全消耗，形成熔融金屬焊點(diǎn)。 主冷卻階段

       主要目的是在凝固焊點(diǎn)的同時細(xì)化晶粒，抑制金屬間化合物的生長，提高焊點(diǎn)強(qiáng)度。 但是，由于過快的冷卻速度，會導(dǎo)致PCB變形和電子元器件熱裂，尤其是BGA等吸熱量大的元器件。 如果冷卻速度過快，容易造成內(nèi)部封裝損壞，導(dǎo)致BGA失效。 一般降溫速度控制在1~3C/s以內(nèi)。

4.結(jié)論

       BGA的組裝是一個非常復(fù)雜的過程。 從BGA的封裝形式、PCB的設(shè)計、錫膏的特性及其印刷工藝、SMT工藝、合適的回流焊溫度曲線，任何工藝的任何問題都可能導(dǎo)致BGA組裝失敗。 因此，在BGA組裝過程中，必須嚴(yán)格控制組裝過程，以提高BGA的組裝質(zhì)量。