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实现BGA的良好焊接
来源:网络 | 作者:pmo5d0819 | 发布时间: 1513天前 | 1399 次浏览 | 分享到:
  BGA技术以既可以疏散引脚间距，又能够增加引脚数目。同时BGA封装还有如下一些优点；减少引脚缺陷，改善共面问题，减小引线间电感及电容，增强电性能及散热性能。正因如此，所以在电子元器件封装领域中，BGA技术被广泛应用。尤其是近些年来，以BGA技术封装的元器件在市场上大量出现，并呈现高速增长的趋势。

   虽然BGA技术在某些方面有所突破，但并非是十全十美的。由于 BGA封装技术是一种新型封装技术，有许多新技术指标需要得到控制。另外，它焊装后焊点隐藏在封装之下，不可能100％目测检测表面安装的焊接质量，为BGA安装质量控制提出了难题。下面就国内外对这方面技术的研究、开发应用动态作些介绍和探讨。

1.BGA焊前检测与质量控制

生产中的质量控制非常重要，尤其是在BGA封装中，任何缺陷都会导致BGA封装元器件在印制电路板焊装过程出现差错，会在以后的工艺中引发质量问题。封装工艺中所要求的主要性能有:封装组件的可靠性；与PCB的热匹配性；焊料球的共面性；对热、湿气的敏感性；是否能通过封装体边缘对准性，以及加工的经济性等。需指出的是，BGA基板上的焊球无论是通过高温焊球转换，还是采用球射工艺形成，焊球都有可能掉下丢失，或者形成过大、过小，或者发生焊料桥接、缺损等情况。因此，在对BGA进行表面贴装之前，需对其中的一些指标进行检测控制。

2.BGA焊后质量检测

使用球栅阵列封装（BGA）器给质量检测和控制部门带来难题：如何检测焊后安装质量。由于这类器件焊装后，检测人员不可能见到封装材料下面的部分，从而使用目检焊接质量成为空谈。为满足用户对可靠性的要求，必须解决不可见焊点的检测问题。光学与激光系统的检测能力与目检相似，因为它们同样需要视线来检测。因此目前的生产检测技术有电测试、边界扫描及X射线检测。

2.1电测试

传统的电测试是查找开路与短路缺陷的主要方法。其唯一目的是在板的预置点进行实际的电连接，这样便可以提供使信号流入测试板、数据流入ATE的接口。如果印制电路板有足够的空间设定测试点，系统也可检查器件的功能。测试仪器一般由微机控制，检测每块PCB时，需要相应的针床和软件。对于不同的测试功能，该仪器可提供相应工作单元来进行检测。例如，测试二极管、三极管直流电平单元；测试电容、电感时用交流单元；而测试低数值电容、电感及高阻值电阻时用高频信号单元。但在封装密度与不可见焊点数量都大量增加时，寻找线路节点则变得昂贵、不可靠。

2.2 边界扫描检测

边界扫描技术解决了一些与复杂器件及封装密度有关的问题。采用边界扫描技术，每一个IC器件设计有一系列寄存器，将功能线路与检测线路分离开，并记录通过器件的检测数据。测试通路检查IC器件上每一个焊接点的开路、短路情况。基于边界扫描设计的检测端口，通过边缘连接器给每个焊点提供一条通路，从而免除全节点查找的需要。尽管边界扫描提供了比电测试更广的不可见焊点检测范围，但也必须为扫描检测专门设计印制电路板与IC器件。电测试与边界扫描检测主要用以测试电性能，却不能较好地检测焊接质量。为提高并保证生产过程中的质量，必须寻找其它方法来检测焊接质量，尤其是不可见焊点的质量。

2.3 X射线测试

另一种检测方法是X射线检测法，换言之，X射线透视图可显示焊接厚度、形状及质量的密度分布。厚度与形状不仅是反映长期结构质量的指标，在测定开路、短路缺陷及焊接不足方面，也是很好的指标。此技术有助于收集量化的过程参数并检测缺陷。在今天这个生产竞争的时代，这些补充数据有助于降低新产品开发费用，缩短投放市场的时间。

（1）X射线图像检测原理

X射线由一个微焦点 X射线管产生，穿过管壳内的一个铍窗，并投射到试验样品上。样品对X射线的吸收率或透射率取决于样品所包含材料的成分与比率。穿过样品的X射线轰击到X射线敏感板上的磷涂层，并激发出光子，这些光子随后被摄像机探测到，然后对该信号进行处理放大，由计算机进一步分析或观察。不同的样品材料对X射线具有不同的不透明系数处理后的灰度图像显示了被检查的物体密度或材料厚度的差异。

（2）人工X射线检测

使用人工X射线检测设备，需要逐个检查焊点并确定其是否合格。该设备配有手动或电脑转辅助装置使组件倾斜，以便更好地进行检测和摄像。详细定义的标准或目视检测图表可指导评估图像。但通常的目视检测要求培训操作人员，并且容易出错。此外，人工设备并不适合对全部焊点进行检测，而只适合工艺鉴定和工艺故障分析。

（3）自动检测系统

全自动系统能对全部焊点进行检测。虽然已定义了人工检测标准，但全自动系统的复测正确度比人工X射线检测方法高得多。自动检测系统通常用于产量高且品种少的生产设备上，具有高价值或要求可靠性的产品也需要进行自动检测。检测结果与需要返修的电路板一起送给返修人员。这些结果还能提供相关的统计资料，用于改进生产工艺。

   随着BGA封装器件的出现并大量进入市场，针对高封装密度、焊点不可见等特点，电子厂商为控制BGAs的焊装质量，需充分应用高科技工具、手段，努力掌握和大力提高检测技术水平。使用新的工艺方法能有与之相适应、相匹配的检测手段。只有这样，生产过程中的质量问题才能得到控制中。而且，把检测过程中反映出来的问题反馈到生产工艺中去加以解决，将会使生产更加顺畅，减少返修工作。

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                                                                      本文摘取汤勇峰论文