BGA是一種芯片封裝的類型,英文(Ball Grid Array)的簡稱,封裝引腳為球狀柵格陣列在封裝底部,引腳都成球狀并排列成一個類似于格子的圖案,由此命名為BGA。
主板控制芯片諸多采用此類封裝技術(shù),采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存,可以使其在體積不變的情況下,容量提高2-3倍,BGA與TSOP相比,體積更小、散熱和電性能更好。
BGA封裝焊盤走線設(shè)計
1
BGA焊盤間走線
設(shè)計時,當(dāng)BGA焊盤間距小于10mil,兩個BGA焊盤中間不可走線,因為走線的線寬間距都超出生產(chǎn)的工藝能力,除非減小BGA焊盤,在制作生產(chǎn)稿時保證其間距足夠,但當(dāng)焊盤被削成異形后,可能導(dǎo)致焊接位置不準(zhǔn)確。
2
盤中孔樹脂塞孔電鍍填平
當(dāng)BGA封裝的焊盤間距小而無法出線時,需設(shè)計盤中孔,將孔打在焊盤上面,從內(nèi)層走線或底層走線,這時的盤中孔需要樹脂塞孔電鍍填平,如果盤中孔不采取樹脂塞孔工藝,焊接時會導(dǎo)致焊接不良,因為焊盤中間有孔焊接面積少,并且孔內(nèi)還會漏錫。
3
BGA區(qū)域過孔塞孔
BGA焊盤區(qū)域的過孔一般都需要塞孔,而樣板考慮到成本以及生產(chǎn)難易度,基本過孔都是蓋油,塞孔方式選擇的是油墨塞孔,塞孔的好處是防止孔內(nèi)有異物或保護過孔的使用壽命,再者是在SMT貼片過回流焊時,過孔冒錫會造成另一面開短路。
4
盤中孔、HDI設(shè)計
引腳間距較小的BGA芯片,當(dāng)超出工藝制成引腳焊盤無法出線時,建議直接設(shè)計盤中孔,例如手機板的BGA芯片比較小,且引腳多,引腳的間距小到無法從引腳中間走線,就只能采取HDI盲埋孔布線方式設(shè)計PCB,在BGA焊盤上面打盤中孔,內(nèi)層打埋孔,在內(nèi)層布線導(dǎo)通。
BGA焊接工藝
1
印刷錫高
焊膏印刷的目的,是將適量的錫膏均勻施加在PCB焊盤上,以保證貼片元器件與PCB相對應(yīng)的焊盤再回流焊接時,達(dá)到良好的電氣連接,并具有足夠的機械強度,印刷錫膏需要制作鋼網(wǎng),錫膏通過各焊盤在鋼網(wǎng)上對應(yīng)的開孔,在刮刀的作用下,將錫均勻的涂覆在各焊盤上,以達(dá)到良好焊接的目前。
2
器件放置
器件放置就是貼片,用貼裝機將片式元器件,準(zhǔn)確的貼裝到印好錫膏或貼片膠的PCB表面相應(yīng)的位置,高速貼片機,適用于貼裝小型大量的組件,如電容,電阻等,也可貼裝一些IC組件;泛用貼片機,適用于貼裝異性或精密度高的組件,如QFP,BGA,SOT,SOP,PLCC等。
3
回流焊接
回流焊是通過熔化電路板焊盤上的錫膏,實現(xiàn)表面組裝元器件焊端與PCB焊盤之間的機械與電氣連接,形成電氣回路,回流焊作為SMT生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序,合理的溫度曲線設(shè)置是保證回流焊質(zhì)量的關(guān)鍵,不恰當(dāng)?shù)臏囟惹€會使PCB板出現(xiàn)焊接不全、虛焊、元件翹立、焊錫球過多等焊接缺陷,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
4
X-Ray檢查
X-Ray幾乎可以檢查全部的工藝缺陷,通過其透視特點,檢查焊點的形狀,和電腦庫里標(biāo)準(zhǔn)的形狀比較,來判斷焊點的質(zhì)量,尤其對BGA、DCA元件的焊點檢查,作用不可替代,無須測試模具,缺點是價格目前相當(dāng)昂貴。
BGA焊接不良原因
1
BGA焊盤孔未處理
BGA焊接的焊盤上有孔,在焊接過程中焊球會與焊料一起丟失,由于PCB生產(chǎn)中缺乏電阻焊接工藝,焊錫和焊球會通過靠近焊板的孔而流失,從而導(dǎo)致焊球流失。
2
焊盤大小不一
BGA焊接的焊盤大小不一,會影響焊接的品質(zhì)良率,BGA焊盤的出線,應(yīng)不超過焊盤直徑的50%,動力焊盤的出線,應(yīng)不小于0.1mm,且可以加粗,為防止焊接盤變形,焊接阻擋窗不得大于0.05mm,銅面上的開窗,應(yīng)與線路PAD一樣大,否則BGA焊盤做出來大小不一。
快速解決BGA焊接問題
因前期設(shè)計不當(dāng),而在生產(chǎn)中引發(fā)相關(guān)問題的情況屢見不鮮,那有什么辦法可以一勞永逸,提前解決生產(chǎn)困擾呢?這里不得不提到一款可以完美避開生產(chǎn)風(fēng)險的軟件:華秋DFM。
1
封裝的盤中孔
使用華秋DFM一鍵分析功能,檢測設(shè)計文件是否存在盤中孔,提示設(shè)計工程師存在盤中孔是否需要修改文件不做盤中孔設(shè)計,因為盤中孔制造成本非常高,如能把盤中孔改為普通孔,可減少產(chǎn)品的成本,同時也提醒制造板廠有設(shè)計盤中孔,需做樹脂塞孔走盤中孔生產(chǎn)工藝。
2
焊盤與引腳比
使用華秋DFM組裝分析功能,檢測設(shè)計文件的BGA焊盤與實際器件引腳的大小比例,焊盤直徑比BGA引腳小于20%,可能存在焊接不良問題,大于25%則使布線空間變小,此時需設(shè)計工程師調(diào)整焊盤與BGA引腳直徑的比例。
華秋DFM軟件針對BGA焊盤等問題,具有詳盡的可焊性解決方案,生產(chǎn)前幫助用戶評審BGA設(shè)計文件的可焊性,避免在組裝過程中出現(xiàn)BGA芯片的可焊性問題,并提示BGA芯片存在可焊性品質(zhì)良率等。
目前華秋DFM軟件推出了新版本,可實現(xiàn)制造與設(shè)計過程同步,模擬選定的PCB產(chǎn)品從設(shè)計、制造到組裝的整個生產(chǎn)流程。
華秋DFM使BOM表整理、元器件匹配、裸板分析及組裝分析四個模塊相互聯(lián)系,共同協(xié)作來完成一個完整的DFM分析!
軟件下載地址(復(fù)制到電腦瀏覽器打開):
https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_DFMGZH.zip
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審核編輯黃宇
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