SMT電子元件.BGA 特性原理

1、BGA特性原理特性原理目目 錄錄一、BGA元件簡(jiǎn)介二、BGA的優(yōu)缺點(diǎn)三、BGA的使用四、BGA組裝問題1.1 BGA的定義1.2 BGA的分類1.3 BGA的結(jié)構(gòu)一、一、BGA元件簡(jiǎn)介元件簡(jiǎn)介BGA Ball Grid Array,球柵陣列(門陣列式球型封裝)1.1 BGA的定義的定義PBGA: plastic BGA 塑料封裝的BGACBGA: ceramic BGA 陶瓷封裝的BGACCGA: ceramic column BGA 陶瓷柱狀封裝的BGATBGA: tape BGA 載帶球柵陣列1.2 BGA的分類的分類1.3 PBGA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(1) PBGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)PBGA的結(jié)構(gòu)載體F

2、R4(BTbesimaleimide triazine)樹脂(含有聚合物)Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)115C-125C 170C-215CTg 高封裝尺寸穩(wěn)定性好連接方式金屬絲壓焊封裝塑料模壓成型焊球63/37 0.75-0.89間距1.0 1.27.1.5 mmCBGA和CCGA的結(jié)構(gòu)比較(2) CBGA和CCGA結(jié)構(gòu)TBGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(3) TBGA的結(jié)構(gòu)313接腳PBGA封裝與304接腳PQFPBGA的優(yōu)點(diǎn)(1)BGA和QFP相比較同樣的引腳情況下其占用面積 小高度低。(2)散熱特性好芯片工作溫度低。(3)電氣性能優(yōu)于常用的QFP 和PGA封裝器件。(4)元件設(shè)計(jì)和制造,裝配相對(duì)容易(5)

3、I/O引線間距大。(6)封裝可靠性高。二、二、BGA的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)BGA的缺點(diǎn)印刷電路板的成本增加焊后檢測(cè)困難反修困難PBGA對(duì)潮濕很敏感封裝件和襯底裂開。PBGA潮濕敏感等級(jí)3.1 PAD 防焊墊3.2 BGA 烘烤三、三、BGA的使用的使用何謂NSMD及SMD ?SMD : Solder Mask Defined NSMD : Non Solder Mask Defined3.1 PAD 防焊墊防焊墊NSMD及SMD有何差異&優(yōu)缺 ?Self Alignment 在SMD及NSMD 之差別?為何使用BGA之前需經(jīng)烘烤 ? 因 BGA 本身屬於濕氣敏感元件,根據(jù) JEDEC 水氣含

4、量件分級(jí)表,濕氣敏感元件曝露的時(shí)間超過其表上時(shí)間時(shí),在烘烤過程中易產(chǎn)生爆米花(POPCORN)效應(yīng)3.2 BGA 烘烤烘烤0.0300.0156hr24hr 左圖為BGA及PCB烘烤專用之烤箱, 其溫度範(fàn)圍為50250烘烤時(shí)間限制999hrBGA之烘烤條件及方式為何之烘烤條件及方式為何? BGA之烘烤共分兩種,即高溫及低溫烘烤 高溫烘烤目的在上線作業(yè)前去除BGA內(nèi)之濕氣,其條件為125,時(shí)間624hr 低溫烘烤目的在避免烘烤完卻未及上線之BGA,於開放環(huán)境中二次受潮,其條件為555,時(shí)間不限嚴(yán)謹(jǐn)正常之高溫烘烤條件應(yīng)為125,時(shí)間24hr4.1 BGA 組裝時(shí)常發(fā)生何問題4.2 VOID 效應(yīng)4

5、.3 POPCORN 效應(yīng)4.4 自行對(duì)位4.5 迴焊曲線之探討4.6 BGA 平整度4.7 BGA 二次迴焊4.8 可靠度試驗(yàn)4.9 BGA 各項(xiàng)缺點(diǎn)分析四、四、BGA組裝問題組裝問題BGA 組裝時(shí)常發(fā)生何問題 ?Solder Bump Void Solder Bump ShortPopcornPlacement Shift Solder Land OpenReliability Aging4.1 BGA 組裝時(shí)常發(fā)生何問題組裝時(shí)常發(fā)生何問題 2D X-Ray of 6224M 掃瞄結(jié)果Solder Bump VOID 現(xiàn)象(6224M)4.2 VOID 效應(yīng)效應(yīng)X-Ray 斷層掃瞄結(jié)果Vo

6、id何謂VOID及效應(yīng) ? 現(xiàn)象原因?yàn)楹??VOID效應(yīng)在PBGA及CBGA等有何差異 ?如何避免VOID效應(yīng) ?提高助焊劑活性與助焊劑含量調(diào)整迴焊曲線縮短作用時(shí)間避免PCB Land 受潮氧化 (tumbling time)避免Solder Ball 受潮氧化何謂爆米花 POPCORN 效應(yīng) ?因BGA內(nèi)含之水氣造成爆米花現(xiàn)象4.3 POPCORN 效應(yīng)效應(yīng)ShiftSolderingAlignment何謂Self Alignment 效應(yīng) ? 所謂自行對(duì)準(zhǔn)效應(yīng),即Solder Bump在對(duì)位時(shí)的偏移 會(huì)因錫球達(dá)熔點(diǎn)時(shí)的表面張力而自行對(duì)準(zhǔn) NSMD PBGA 對(duì)位限制為1/2 球徑,SMD小

7、於 1/2 球徑,但以CSP則僅容許2之誤差4.4 自行對(duì)位自行對(duì)位ABC4.5 4.5 迴焊曲線之探討迴焊曲線之探討Solder Bump剝離點(diǎn)PCB 變形方向Reflow conveyFig 2.1 Solder Side經(jīng) Reflow後之變形 BGAPWB Solder Side在經(jīng) SMT Reflow 時(shí)產(chǎn)生向下之彎曲變形 ,導(dǎo)致BGA上之Solder Bump產(chǎn)生應(yīng)力集中而易剝離PCB上之Pad4.6 BGA 平整度平整度Solder Bump剝離點(diǎn)PCB 變形方向Reflow conveyFig 2.2 PCB經(jīng) Wave Solderig 後之變形 BGAPWB 經(jīng) SMT Reflow 時(shí)產(chǎn)生向上變形之PCB再經(jīng)Wave Soldering產(chǎn)生PCB軟化而向下彎曲,此時(shí)BGA端電極已經(jīng)歷二次應(yīng)力破壞,最易剝離4.7 BGA 二次迴焊二次迴焊可承受之 Applied Force 愈大,可靠度愈佳?Fig 3.1 PCB 可靠度試驗(yàn)三點(diǎn)檢測(cè)法BGA 組裝後變形之可靠度試驗(yàn)4.8 可靠度試驗(yàn)可靠度試驗(yàn)1.Rework (Repair) 不易,程序複雜費(fèi)時(shí)2.產(chǎn)品作業(yè)後無法以目檢察覺不良(X-Ray,