BGA封裝設計與常見缺陷
發布時間：2013-7-19 10:19
發布者：qq8426030
關鍵詞：
BGA
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正確設計BGA封裝 球柵數組封裝(BGA)正在成為一種標準的封裝形式。人們已經看到，采用0.05至0.06英寸間距的BGA，效果顯著。封裝發展的下一步很可能是芯片級封裝(CSP)，這種封裝外形更小，更易于加工。 BGA設計規則 凸點塌落技術，即回流焊時錫鉛球端點下沈到基板上形成焊點，可追溯到70年代中期。但直到現在，它才開始快速發展。目前，Motorola、IBM、Citizen、ASAT、LSI Logic、Hestia和Amkor等公司，除了在自己的產品中使用這種封裝，還提供BGA商品。 BGA的另一個主要優勢是成品率高。Motorola和Compaq等用戶聲稱，在其包含160至225條I/O引線的0.05英寸間距封裝中，沒有缺陷產生。而其它的全自動工廠中，具有相同I/O引線數的細間距器件的失效率為500或1000PPM。目前正在進一步開發具有400到700條I/O引線的BGA封裝，日本甚至報道了1000條I/O引線BGA封裝的研發結果。目前，標準還沒有完全制定好，JEDEC文件僅對1mm、1.27mm和1.5mm間距作了基本規定�；w的尺寸范圍為7至50mm，共面性小于200μm。 BGA的局限性 許多用戶抱怨BGA焊點可視性差。很明顯，BGA的焊點不能藉由肉眼檢測。實際上，由于零配件引線數不斷增加，任何現代電子組裝制程都會出現這種情況。采用低成本的X射線裝置，以及良好的設計規則，可以進行相對簡單的檢測。 現在的布線設計(footprint)包括印制導線組合、通孔和0.02英寸的圓形表面焊盤。器件上焊球的大小必然會影響焊盤尺寸。最初，一些工程師在焊盤表面貼上阻焊膜，以此減小回流焊期間器件的移動和焊膏的流動。采用這種方法，在加熱過程中焊點容易開裂，因此不可取。 如果銅焊盤與阻焊膜涂層之間為標準間隙，則應采用標準阻焊膜設計規則。需要時，這種簡單的布局允許在印制板兩個表面走線。甚至間距為1或1.27mm的、I/O數較多的器件，焊球之間都會出現走線問題。選擇間距較小，但中心“空白”(即無焊球)的器件，可克服這種問題。中心空白的BGA外邊緣可能只有四列焊球，減少了走線問題。 通孔貼裝 一些公司使用傳統的通孔，作為陶瓷BGA和更常用的塑料器件的貼裝焊盤。這時，通孔成了貼裝焊盤和穿過印制板的互連體。這對于回流焊設計是理想的，但對波峰焊產品卻不然。切記：波峰焊作業會引起印制板頂部BGA的二次回流。 使用通孔貼裝方法時，要確保通孔的體積與焊膏的印刷量相匹配。采用這種技術，焊膏將填滿通孔，并在回流焊后仍提供相同的托高(standoff)。如果不考慮這個重要因素，焊球部份將會沈入焊點中。對于陶瓷BGA，高溫焊球只能位于通孔的表面。當通孔尺寸減小時，問題就沒有那么嚴重了。但是內部走線時，它確實會影響復雜的多層印制板的走線。 藉由與所選測試焊盤相連的通孔的頂部，可對印制板的底部填充物進行測試。一些情況下，零配件制造商在BGA封裝基板的頂部設置測試點，以便對封裝表面直接進行探測。如果在組裝作業中使用通孔貼裝，藉由直接探測通孔即可進行測試。 謹防翹曲 在回流焊期間，較大的塑料封裝可能會產生翹曲。一些情況下，會看到覆層(over-moldingcompound)和基板產生了翹曲，這會導致外部連接點與焊盤的接觸減至最小。一些工程師指出，小片(die)和玻璃環氧樹脂基板均會產生翹曲。藉由改進零配件的球形端點的布局，并限制所用小片的尺寸，可在一定程度上克服這種問題。如果使用焊膏，而不只是助焊劑回流制程，發生這種特殊故障的可能性就會減少，這是因為焊膏對共面性的要求較低。 對于傳統的玻璃/環氧樹脂基板，使用無引線塑料BGA，就不會產生焊接故障。因為零配件基體也是由相似的環氧樹脂制成的，并且熱膨脹系數與大多數應用相匹配。在一些專門應用中，器件轉角處的焊點會出現裂縫，這可能是因為此處產生了應力。 對于塑料BGA器件，則可能出現“爆米花”式的裂縫。因為在回流焊期間，潮氣會在零配件內部擴張。此時，基板和覆層之間的器件邊緣就會出現裂縫。如果在返修期間出現這種現象，就會聽到器件發出“劈、啪”的爆裂聲，因此稱為“爆米花”。所以，必須選擇適當的防潮封裝，以減少爆裂的可能性。 |
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