BGA元器件及其返修工艺DOC.doc

BGA元器件及其返修工艺　　１ 概述 .KC q$EnG ?　　随着电子产品向小型化、便携化、网络化和高性能方向的发展，对电路组装技术和Ｉ／Ｏ引线数提出了更高的要求，芯片的体积越来越小，芯片的管脚越来越多，给生产和返修带来了困难。原来ＳＭＴ中广泛使用的ＱＦＰ（四边扁平封装），封装间距的极限尺寸停留在０．３ｍｍ，这种间距其引线容易弯曲、变形或折断，相应地对ＳＭＴ组装工艺、设备精度、焊接材料提出严格的要求，即使如此，组装窄间距细引线的ＱＦＰ，缺陷率仍相当高，最高可达６０００ｐｐｍ，使大范围应用受到制约。近年出现的ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ 球栅阵列封装器件），由于芯片的管脚不是分布在芯片的周围而是分布在封装的底面，实际是将封装外壳基板原四面引出的引脚变成以面阵布局的ｐｂ／ｓｎ凸点引脚，这就可以容纳更多的Ｉ／Ｏ数，且可以较大的引脚间距如１．５、１．２７ｍｍ代替ＱＦＰ的０．４、０．３ｍｍ，很容易使用ＳＭＴ与ＰＣＢ上的布线引脚焊接互连，因此不仅可以使芯片在与ＱＦＰ相同的封装尺寸下保持更多的封装容量，又使Ｉ／Ｏ引脚间距较大，从而大大提高了ＳＭＴ组装的成品率，缺陷率仅为０．３５ｐｐｍ，方便了生产和返修，因而ＢＧＡ元器件在电子产品生产领域获得了广泛使用。 q at~ e ?　　随着引脚数增加，对于精细引脚在装配过程中出现的桥连、漏焊、缺焊等缺陷，利用手工工具很难进行修理，需用专门的返修设备并根据一定的返修工艺来完成。 |MhZ49mB ?　　２ ＢＧＡ元器件的种类与特性 LdfD{BD ?　　２．１ ＢＧＡ元器件的种类 vl~?6-#Y? ?　　按封装材料的不同，ＢＧＡ元件 主要有以下几种： G0sNcA ?　　ＰＢＧＡ（ｐｌａｓｔｉｃ ＢＧＡ塑料封装的ＢＧＡ） 5qBl_ * ?　　ＣＢＧＡ（ｃｅｒａｍｉｃ ＢＧＡ陶瓷封装的ＢＧＡ） 9W|Oc`2 ?　　ＣＢＧＡｃｅｒａｍｉｃ ｃｏｌｕｍｎ ＢＧＡ陶瓷柱状封装的ＢＧＡ fS`@UD ?　　ＴＢＧＡ（ｔａｐｅ ＢＧＡ 载带状封装的ＢＧＡ） i@D^K(dC ?　　ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ或μＢＧＡ） =sY\=c ?　　ＰＢＧＡ是目前使用较多的ＢＧＡ，它使用６３Ｓｎ／３７Ｐｂ 成分的焊锡球，焊锡的溶化温度约为 u(_]=e2r ?１８３°Ｃ。焊锡球直径在焊接前直径为０．７５毫米，回流焊以后，焊锡球高度减为０．４６－０．４１毫米。ＰＢＧＡ的优点是成本较低，容易加工，不过应该注意，由于塑料封装，容易吸潮，所以对于普通的元件，在开封后一般应该在８小时内使用，否则由于焊接时的迅速升温，会使芯片内的潮气马上气化导致芯片损坏，有人称此为“ 苞米花” 效应。按照ＪＥＤＥＣ的建议，ＰＢＧＡ芯片在拆封后必须使用的期限由芯片的敏感性等级决定（见表１）： X}N]h e ?L#h)=+ ?表1 PBGA芯片拆封后必须使用的期限 9m bGPPNh ?fSc^L ?敏感性等级 芯片拆封后置放环境条件 拆封后必须使用的期限 :6ti  ?1级 = 30 C , 90% RH 无限制 Y. f2fm ?2级 = 30 C , 60% RH 1年 dS GT vM4 ?3级 = 30 C , 60% RH 168小时 gdXq9 *#61 ?4级 = 30 C , 60% RH 72小时 d`R`xKg ?5级 = 30 C , 60% RH 24小时 /11GI2X/b ?*- p|mJf ?{q6yf ?　　ＣＢＧＡ焊球的成分为９０Ｐｂ／１０Ｓｎ 它与ＰＣＢ连接处的焊锡成分仍为６３Ｓｎ／３７Ｐｂ ＣＢＧＡ的焊锡球高度较ＰＢＧＡ高，因此它的焊锡溶化温度较ＰＢＧＡ高，较ＰＢＧＡ不容易吸潮，且封装的更牢靠。ＣＢＧＡ芯片底部焊点直径要比ＰＣＢ上的焊盘大，拆除ＣＢＧＡ芯片后，焊锡不会粘在ＰＣＢ的焊盘上，见表２。 4!kV[~ ?4I+ @E1 ?表2 PBGA与CBGA焊接锡球的区别 jBQ:kZ-pT ?u9]Y ?特性 PBGA CBGA ^?9 Bk=TE ?焊锡球成分 63Sn/37Pb 90Pb/10Sn !+_J(Cwf X ?焊锡球溶化温度 183°C 302°C S)dczq2Y ?溶化前焊锡球直径 0.75毫米 0.88毫米 rz$ hCd3 ?溶化后焊锡球直径 0.4-0.5毫米 0.88毫米 a.uJK^,W ?:9 [p[z ?W_L. : ?　　ＣＣＢＧＡ的焊锡柱直径为０．５１毫米，柱高度为２．２毫米，焊锡柱间距一般为１．２７毫米，焊锡柱的成分是９０Ｐｂ／１０Ｓｎ。 {53Du8* ?　　ＴＢＧＡ的焊锡球直径为０