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【PCB設計】你想知道的BGA焊接問題都在這里!

華秋PCB ? 2023-05-05 09:44 ? 次閱讀

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,采用BGA技術封裝的內存,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封裝焊盤走線設計

1

BGA焊盤間走線

設計時,當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的工藝能力,除非減小BGA焊盤,在制作生產稿時保證其間距足夠,但當焊盤被削成異形后,可能導致焊接位置不準確。

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2

盤中孔樹脂塞孔電鍍填平

當BGA封裝的焊盤間距小而無法出線時,需設計盤中孔,將孔打在焊盤上面,從內層走線或底層走線,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,焊接時會導致焊接不良,因為焊盤中間有孔焊接面積少,并且孔內還會漏錫。

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3

BGA區域過孔塞孔

BGA焊盤區域的過孔一般都需要塞孔,而樣板考慮到成本以及生產難易度,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。

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4

盤中孔、HDI設計

引腳間距較小的BGA芯片,當超出工藝制成引腳焊盤無法出線時,建議直接設計盤中孔,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盲埋孔布線方式設計PCB,在BGA焊盤上面打盤中孔,內層打埋孔,在內層布線導通。

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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相對應的焊盤再回流焊接時,達到良好的電氣連接,并具有足夠的機械強度,印刷錫膏需要制作鋼網,錫膏通過各焊盤在鋼網上對應的開孔,在刮刀的作用下,將錫均勻的涂覆在各焊盤上,以達到良好焊接的目前。

2

器件放置

器件放置就是貼片,用貼裝機將片式元器件,準確的貼裝到印好錫膏或貼片膠的PCB表面相應的位置,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。

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3

回流焊接

回流焊是通過熔化電路板焊盤上的錫膏,實現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生產中的關鍵工序,合理的溫度曲線設置是保證回流焊質量的關鍵,不恰當的溫度曲線會使PCB板出現焊接不全、虛焊、元件翹立、焊錫球過多等焊接缺陷,影響產品質量。

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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,和電腦庫里標準的形狀比較,來判斷焊點的質量,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昂貴。

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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,會影響焊接的品質良率,BGA焊盤的出線,應不超過焊盤直徑的50%,動力焊盤的出線,應不小于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

因前期設計不當,而在生產中引發相關問題的情況屢見不鮮,那有什么辦法可以一勞永逸,提前解決生產困擾呢?這里不得不提到一款可以完美避開生產風險的軟件:華秋DFM

1

封裝的盤中孔

使用華秋DFM一鍵分析功能,檢測設計文件是否存在盤中孔,提示設計工程師存在盤中孔是否需要修改文件不做盤中孔設計,因為盤中孔制造成本非常高,如能把盤中孔改為普通孔,可減少產品的成本,同時也提醒制造板廠有設計盤中孔,需做樹脂塞孔走盤中孔生產工藝。

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2

焊盤與引腳比

使用華秋DFM組裝分析功能,檢測設計文件的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,此時需設計工程師調整焊盤與BGA引腳直徑的比例。

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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,生產前幫助用戶評審BGA設計文件的可焊性,避免在組裝過程中出現BGA芯片的可焊性問題,并提示BGA芯片存在可焊性品質良率等。

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目前華秋DFM軟件推出了新版本,可實現制造與設計過程同步,模擬選定的PCB產品從設計、制造到組裝的整個生產流程。

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系,共同協作來完成一個完整的DFM分析!

軟件下載地址(復制到電腦瀏覽器打開):

https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_hqdl_wz.zip

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