在加熱和隨后的冷卻循環進行過程中，BGA封裝或PCB都可能發生翹曲。這種情況會使封裝成為中央低兩邊翹起的弓形。在X光檢查中發現的橋連表示加熱-冷卻循環把角向上或向下推，或者導致開路，可以在內窺鏡檢查或目視檢查中發現這些問題。如果PCB發生翹曲，就可能在其他的各個元件區域上造成開路或短路。

導致這些問題的原因

BGA和PCB的翹曲問題是各種封裝元件的材料之間的熱膨脹系數（CTE）不相匹配造成的，例如基板、硅芯片、EMC的封裝材料。在放置和移動時，溫度升高的速率會影響整個元件的溫度均勻分布，所以升溫速率和翹曲的大小有間接的關系（圖1）。

圖1：由BGA翹曲造成的開路。

而且，在其他條件相同時，封裝越大，發生翹曲現象的可能性就越大。當然，返工加熱方式的類型（熱風返工系統、紅外加熱（IR）、熱風回流爐、汽相爐等）對翹曲也會有影響。使用低CTE導熱材料，可以是定制CTE，部分或完全消除此問題。

一些使用塑料外殼的球柵陣列（PBGA）包含熱擴散器，它會造成BGA封裝頂部的膨脹速率比底部的更快；這種塑料膨脹會把BGA的角向下拉。BGA中的水分也可能會導致翹曲，因為組件要在中間擴散。在這些情況下，BGA的角可能會向上卷曲。

通過一系列的實驗設計，你可以確認哪個部分（BGA或PCB）正在翹曲。實驗通過隔離做拉和推的表面，有助于確定如何解決這個問題。

如何減少翹曲

當BGA發生翹曲時，BGA的角會發生最大的位移，這可能會導致出現大量的開路和橋連。與此類似，電路板可能向上或向下彎曲，把焊錫膏向內推，造成橋連或開路。這些情況要通過肉眼檢查或X光檢查來發現。

盡可能減小翹曲的方法之一是放慢加熱和冷卻過程。在預熱過程中溫度斜升，在冷卻過程中溫度下降。當然，現在你不想在冷卻時讓溫度下降的速度太慢，這是因為你不想因此產生粗粒度的結構。在電子制造業中，需要做出適當的取舍。

控制濕度敏感器件（MSD），包括電路板和元件，是減少翹曲影響的另一種方法。針對濕度處理的J-STD-0033和JEDEC指南是正確處理MSD的最佳參考指南。如果它們的翹曲和吸收濕汽有關，預先烘烤電路板和元件，然后把它們放在干燥的環境中保持干燥，就可減輕翹曲問題。限制暴露時間和了解電路板和元件的MSD水平也會對減輕和吸濕有關的翹曲起很大作用。

通過使用按配方生產的焊錫膏可以減少枕頭效應，而且可以和適當的焊錫膏搭配使用，這樣也能夠限制焊錫球翹曲的影響（圖2）。

圖2：枕頭效應缺陷。

通過適當設計涂布在每個焊盤位置的焊錫膏的體積，可以有效地限制一些和PCB及器件翹曲有關的問題。在一些例子中，印刷時過渡焊盤，而在另一些例子中，印刷時減少焊盤錫膏體積，這可能可以補償翹曲的影響。例如，BGA向內彎向PCB時，可能出現明顯的短路。在這些區域，可能要盡可能減少印刷的焊錫膏體積。相反，在翹曲的BGA彎“離”電路板的區域，印刷比較大的焊錫膏體積也許是最好的解決方案。

如果電路板翹曲（用IPC-TM-650 2.4.22的測試方法測量弓形和扭曲），那么，你可能需要使用其他的方法來減少器件或電路板翹曲的影響（圖3）。除了前面提到的方法之外，你可能需要重新設計電路板來確保電路板中銅的分布更加均勻。電路板熱質量小（即銅含量比較低）的區域和熱質量比較大的區域的加熱速度是不一樣的。此外，非常薄的電路板（0.020英寸）可能需要改用比較厚的電路板。最后，在建造電路板或器件時，可能需要使用熱膨脹系數非常接近的相互匹配的不同材料。

圖3：有陰暗區域的莫爾條紋。

編輯：hfy