SMT電子元件.BGA 特性原理

BGA特性原理目錄一、BGA元件簡(jiǎn)介二、BGA的優(yōu)缺點(diǎn)三、BGA的使用四、BGA組裝問(wèn)題1.1BGA的定義1.2BGA的分類1.3BGA的結(jié)構(gòu)一、BGA元件簡(jiǎn)介BGA﹕BallGridArray,球柵陣列(門(mén)陣列式球型封裝)1.1BGA的定義PBGA:plasticBGA塑料封裝的BGA

CBGA:ceramicBGA陶瓷封裝的BGA

CCGA:ceramiccolumnBGA陶瓷柱狀封裝的BGA

TBGA:tapeBGA載帶球柵陣列1.2BGA的分類1.3PBGA的結(jié)構(gòu)(1)PBGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)PBGA的結(jié)構(gòu)載體FR4(BTbesimaleimidetriazine)樹(shù)脂(含有聚合物)Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)115°C-125°C170°C-215°CTg

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﹕63/370.75-0.89間距﹕1.01.27.1.5mmCBGA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)I/O引線間距大。(6)封裝可靠性高。二、BGA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(kāi)。

PBGA潮濕敏感等級(jí)3.1PAD防焊墊3.2BGA烘烤三、BGA的使用何謂NSMD及SMD?SMD:SolderMaskDefinedNSMD:NonSolderMaskDefined3.1PAD防焊墊NSMD及SMD有何差異&優(yōu)缺?SelfAlignment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水氣含量件分級(jí)表,濕氣敏感元件曝露的時(shí)間超過(guò)其表上時(shí)間時(shí),在烘烤過(guò)程中易產(chǎn)生爆米花(POPCORN)效應(yīng)3.2BGA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50~250℃,烘烤時(shí)

間限制999hrBGA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6~24hr

低溫烘烤目的在避免烘烤完卻未及上線之BGA,於開(kāi)放環(huán)境中二次受潮,其條件為55±5℃,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24hr4.1BGA組裝時(shí)常發(fā)生何問(wèn)題

4.2VOID效應(yīng)

4.3POPCORN效應(yīng)

4.4自行對(duì)位

4.5迴焊曲線之探討

4.6BGA平整度

4.7BGA二次迴焊

4.8可靠度試驗(yàn)

4.9BGA各項(xiàng)缺點(diǎn)分析四、BGA組裝問(wèn)題BGA組裝時(shí)常發(fā)生何問(wèn)題?SolderBumpVoidSolderBumpShortPopcornPlacementShiftSolderLandOpenReliabilityAging4.1BGA組裝時(shí)常發(fā)生何問(wèn)題

2DX-Rayof6224M掃瞄結(jié)果SolderBumpVOID現(xiàn)象(6224M)4.2VOID效應(yīng)X-Ray斷層掃瞄結(jié)果Void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PCBLand受潮氧化(tumblingtime)避免SolderBall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4.3POPCORN效應(yīng)ShiftSolderingAlignment何謂SelfAlignment效應(yīng)

?所謂自行對(duì)準(zhǔn)效應(yīng),即SolderBump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)NSMDPBGA對(duì)位限制為1/2球徑,SMD小於1/2球徑,但以CSP則僅容許2o之誤差4.4自行對(duì)位

ABC4.5迴焊曲線之探討SolderBump剝離點(diǎn)PCB變形方向ReflowconveyFig2.1SolderSide經(jīng)

Reflow後之變形

BGAPWBSolderSide在經(jīng)SMTReflow時(shí)產(chǎn)生向下之彎曲變形,導(dǎo)致BGA上之SolderBump產(chǎn)生應(yīng)力集中而易剝離PCB上之Pad4.6BGA平整度SolderBump剝離點(diǎn)PCB變形方向ReflowconveyFig2.2PCB經(jīng)

WaveSolderig後之變形

BGAPWB

經(jīng)SMTReflow時(shí)產(chǎn)生向上變形之PCB再經(jīng)WaveSoldering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4.7BGA二次迴焊可承受之AppliedForce愈大,可靠度愈佳?Fig3.1PCB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)1.Rework(Repair)不易,程序複雜費(fèi)時(shí)2.產(chǎn)品作業(yè)後無(wú)法以目檢察覺(jué)不良(