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實現BGA的良好焊接
來源:網絡 | 作者:pmo5d0819 | 發布時間: 908天前 | 956 次瀏覽 | 分享到:
  BGA技術以既可以疏散引腳間距,又能夠增加引腳數目。同時BGA封裝還有如下一些優點;減少引腳缺陷,改善共面問題,減小引線間電感及電容,增強電性能及散熱性能。正因如此,所以在電子元器件封裝領域中,BGA技術被廣泛應用。尤其是近些年來,以BGA技術封裝的元器件在市場上大量出現,并呈現高速增長的趨勢。

   雖然BGA技術在某些方面有所突破,但并非是十全十美的。由于 BGA封裝技術是一種新型封裝技術,有許多新技術指標需要得到控制。另外,它焊裝后焊點隱藏在封裝之下,不可能100%目測檢測表面安裝的焊接質量,為BGA安裝質量控制提出了難題。下面就國內外對這方面技術的研究、開發應用動態作些介紹和探討。

1.BGA焊前檢測與質量控制

生產中的質量控制非常重要,尤其是在BGA封裝中,任何缺陷都會導致BGA封裝元器件在印制電路板焊裝過程出現差錯,會在以后的工藝中引發質量問題。封裝工藝中所要求的主要性能有:封裝組件的可靠性;與PCB的熱匹配性;焊料球的共面性;對熱、濕氣的敏感性;是否能通過封裝體邊緣對準性,以及加工的經濟性等。需指出的是,BGA基板上的焊球無論是通過高溫焊球轉換,還是采用球射工藝形成,焊球都有可能掉下丟失,或者形成過大、過小,或者發生焊料橋接、缺損等情況。因此,在對BGA進行表面貼裝之前,需對其中的一些指標進行檢測控制。

2.BGA焊后質量檢測

使用球柵陣列封裝(BGA)器給質量檢測和控制部門帶來難題:如何檢測焊后安裝質量。由于這類器件焊裝后,檢測人員不可能見到封裝材料下面的部分,從而使用目檢焊接質量成為空談。為滿足用戶對可靠性的要求,必須解決不可見焊點的檢測問題。光學與激光系統的檢測能力與目檢相似,因為它們同樣需要視線來檢測。因此目前的生產檢測技術有電測試、邊界掃描及X射線檢測。

2.1電測試

傳統的電測試是查找開路與短路缺陷的主要方法。其唯一目的是在板的預置點進行實際的電連接,這樣便可以提供使信號流入測試板、數據流入ATE的接口。如果印制電路板有足夠的空間設定測試點,系統也可檢查器件的功能。測試儀器一般由微機控制,檢測每塊PCB時,需要相應的針床和軟件。對于不同的測試功能,該儀器可提供相應工作單元來進行檢測。例如,測試二極管、三極管直流電平單元;測試電容、電感時用交流單元;而測試低數值電容、電感及高阻值電阻時用高頻信號單元。但在封裝密度與不可見焊點數量都大量增加時,尋找線路節點則變得昂貴、不可靠。

2.2 邊界掃描檢測

邊界掃描技術解決了一些與復雜器件及封裝密度有關的問題。采用邊界掃描技術,每一個IC器件設計有一系列寄存器,將功能線路與檢測線路分離開,并記錄通過器件的檢測數據。測試通路檢查IC器件上每一個焊接點的開路、短路情況?;谶吔鐠呙柙O計的檢測端口,通過邊緣連接器給每個焊點提供一條通路,從而免除全節點查找的需要。盡管邊界掃描提供了比電測試更廣的不可見焊點檢測范圍,但也必須為掃描檢測專門設計印制電路板與IC器件。電測試與邊界掃描檢測主要用以測試電性能,卻不能較好地檢測焊接質量。為提高并保證生產過程中的質量,必須尋找其它方法來檢測焊接質量,尤其是不可見焊點的質量。

2.3 X射線測試

另一種檢測方法是X射線檢測法,換言之,X射線透視圖可顯示焊接厚度、形狀及質量的密度分布。厚度與形狀不僅是反映長期結構質量的指標,在測定開路、短路缺陷及焊接不足方面,也是很好的指標。此技術有助于收集量化的過程參數并檢測缺陷。在今天這個生產競爭的時代,這些補充數據有助于降低新產品開發費用,縮短投放市場的時間。

(1)X射線圖像檢測原理

X射線由一個微焦點 X射線管產生,穿過管殼內的一個鈹窗,并投射到試驗樣品上。樣品對X射線的吸收率或透射率取決于樣品所包含材料的成分與比率。穿過樣品的X射線轟擊到X射線敏感板上的磷涂層,并激發出光子,這些光子隨后被攝像機探測到,然后對該信號進行處理放大,由計算機進一步分析或觀察。不同的樣品材料對X射線具有不同的不透明系數處理后的灰度圖像顯示了被檢查的物體密度或材料厚度的差異。

(2)人工X射線檢測

使用人工X射線檢測設備,需要逐個檢查焊點并確定其是否合格。該設備配有手動或電腦轉輔助裝置使組件傾斜,以便更好地進行檢測和攝像。詳細定義的標準或目視檢測圖表可指導評估圖像。但通常的目視檢測要求培訓操作人員,并且容易出錯。此外,人工設備并不適合對全部焊點進行檢測,而只適合工藝鑒定和工藝故障分析。

(3)自動檢測系統

全自動系統能對全部焊點進行檢測。雖然已定義了人工檢測標準,但全自動系統的復測正確度比人工X射線檢測方法高得多。自動檢測系統通常用于產量高且品種少的生產設備上,具有高價值或要求可靠性的產品也需要進行自動檢測。檢測結果與需要返修的電路板一起送給返修人員。這些結果還能提供相關的統計資料,用于改進生產工藝。

   隨著BGA封裝器件的出現并大量進入市場,針對高封裝密度、焊點不可見等特點,電子廠商為控制BGAs的焊裝質量,需充分應用高科技工具、手段,努力掌握和大力提高檢測技術水平。使用新的工藝方法能有與之相適應、相匹配的檢測手段。只有這樣,生產過程中的質量問題才能得到控制中。而且,把檢測過程中反映出來的問題反饋到生產工藝中去加以解決,將會使生產更加順暢,減少返修工作。

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                                                                      本文摘取湯勇峰論文
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