BGA組件的分類和屬性

?BGA組件的分類

基于不同的封裝材料，BGA元件可分為以下類型：PBGA（塑料球柵陣列），CBGA（陶瓷球柵陣列），CCGA（陶瓷柱柵陣列），TBGA（帶球柵陣列）和CSP （芯片級封裝）。這篇文章詳細介紹了這些BGA組件的優缺點。

?BGA組件的屬性

領先屬性BGA組件包括：
a。 I/O引腳間距非常大，可以在同一區域內保持更多的I/O數量。
b。更高的封裝可靠性，更低的焊點缺陷率和更高的焊點可靠性。
c。 QFP（四方扁平封裝）芯片的對準通常通過由操作者進行的目視觀察來實現，并且難以對準和焊接。但是，由于引腳間距相對較大，因此在BGA元件上實現對準和焊接更容易。通過BGA組件上的模板進行焊膏印刷更容易。 BGA引腳穩定，具有比QFP封裝更好的平坦度，因為在焊球熔化后，芯片和PCB（印刷電路板）之間的平坦度誤差可以自動補償。在焊接過程中，焊點之間的張力會導致高度自對準，使安裝精度誤差達到50％。 BGA組件具有出色的電氣特性，可以獲得出色的頻率優勢。
h。 BGA元件在散熱方面表現更好。

當然，除了優勢之外，BGA元件也具有劣勢。一個主要的缺點是難以檢查焊點的質量，這取決于能夠觀察焊球坍塌的AXI（自動X射線檢查）和AOI（自動光學檢測）設備。當然，檢查成本和難度也會提高。

BGA組件的存儲和應用環境

BGA組件是高濕度和熱敏感組件的類型，因此應在恒溫的干燥環境中存放。此外，操作人員應嚴格遵守操作技術流程，以防止組件在裝配前產生不良影響。一般而言，BGA組件的最佳存儲環境在20°C至25°C的溫度范圍內，濕度小于10％RH。此外，它們最好用氮氣儲存。

一般情況下，打開BGA元件封裝后，在組裝和焊接過程中不應長時間暴露在空氣中以阻止元件由于質量低，導致焊接質量下降。一旦打開BGA組件包裝，它們必須在≤30°C/60％RH的操作環境中在8小時內用完。當組分儲存在氮氣中時，可以在一定程度上延長使用時間。

在SMT（表面貼裝技術）組裝過程中打開包裝后，BGA組件無法用完是非常常見的。 BGA組件必須在下次應用之前進行烘烤，以捕獲其出色的可焊性。烘烤溫度通常保持在125°C。烘烤時間和包裝厚度之間的關系可以總結在下表中。

烘烤溫度過高會導致焊料間連接處的金相組織發生變化球和組件。在焊球和元件封裝之間往往會產生脫離，SMT組件質量下降。當烘烤溫度太低時，將不能獲得除濕。 BGA組件可在自然環境中烘烤和冷卻30分鐘后組裝。

BGA組件焊接技術

BGA組件裝配技術從根本上與SMT兼容。領先的焊接階段是焊盤陣列上的焊膏印刷，通過模板和BGA元件與焊盤陣列對齊，BGA元件的回流焊接。在本文的其余部分，將簡要介紹PBGA焊接工藝。

?焊膏印刷

焊料焊膏質量在影響焊接質量方面起著關鍵作用。選擇焊膏時應考慮以下幾個方面：優異的可印刷性，優異的可焊性和較少的污染物。

焊膏的粒徑應與元件的鉛間距相容。通常，引線間距越小，焊膏粒徑越小，印刷質量越好。但是，從未如此簡單，因為具有較大粒徑的焊膏導致比具有較小粒徑的焊膏具有更高的焊接質量。因此，在確定焊膏時應綜合考慮。由于BGA元件具有細間距，因此適合選擇粒徑小于45μm的焊膏，以保證良好的印刷效果和焊接效果。

用于焊膏印刷的模板由不銹鋼材料制成。由于BGA元件具有細間距，因此模板厚度應限制在0.12mm至0.15mm的常見范圍內。模板開口通常由元件決定，這是模板開口小于焊盤并通過激光切割產生的常見情況。

在印刷過程中，使用60度的不銹鋼金屬刮刀，其印刷壓力控制在35N至100N的范圍內。壓力太高或太低都不利于打印。印刷速度控制在10mm/s至25mm/s的范圍內。開口間距越小，打印速度越慢。此外，操作的現場溫度需要在約25℃，濕度在55％至75％RH的范圍內。焊膏印刷后的PCB板應在30分鐘的焊膏印刷后進入回流焊爐，以防止焊膏長時間暴露在空氣中，同時降低產品質量。

元件安裝

安裝的主要目的是使BGA元件上的每個焊球與PCB板上的每個焊盤對齊。由于BGA元件引腳太短而不易被肉眼看到，因此應使用專用設備進行精確對準。到目前為止，用于精確對準的主要設備包括BGA/CSP返修臺和芯片安裝器，其中芯片安裝器的精度達到約0.001mm。利用鏡像識別功能，可以將BGA元件精確地安裝在電路板上的焊盤陣列上。

然而，BGA元件無法通過鏡像識別和Z軸上的一些焊球確保100％優異的焊球可能比其他球小。為了保證優異的可焊性，BGA元件的高度可以減少25.41μm至50.8μm，延遲關閉真空系統應用400ms。通過完全接觸焊球和焊膏，可以減少BGA元件的空隙焊接。

?回流焊

回流焊是BGA組裝過程中最難控制的階段，因此最佳回流焊曲線成就是實現優異BGA焊接的關鍵因素。回流焊接曲線包含四個階段：預熱，浸泡，回流和冷卻。可以分別設置和修改四相的溫度和時間，以便獲得最佳焊接結果。

?BGA返工

焊接后的BGA返工是在BGA返修工作站上進行的，可以在BGA芯片上獨立焊接和返工，而不會影響相鄰元件。因此，可以選擇合適尺寸的熱風回流噴嘴來覆蓋BGA芯片，以方便焊接。

BGA元件焊接質量檢測

BGA作為球柵陣列封裝的短形式，在元件下面含有焊球，沒有特定的檢測裝置，很難知道焊球的質量。單獨目視檢查無法獲得焊點的焊接質量。到目前為止，用于BGA焊接質量檢測的檢測設備是X射線檢測設備，分為兩類：2D和5D。

2D X射線檢測設備可以檢查焊接問題，如裂縫，缺失，橋接，錯位和焊料不足，成本低。然而，2D X射線檢查裝置的主要缺點在于，如果兩個圖像重疊，則有時難以區分分量圖像反射的哪一側。當依賴5D X射線檢查設備時，可以克服這一優勢，但成本較高。