PCB部落格 - fr4-pcb BGA焊接中開焊問題及解決方法

fr4 pcb BGA焊接的開口可能是由幾個因素引起的，包括焊膏不足、可焊性差、共面性差、安裝錯位、熱失配和通過焊料掩模排氣。 各種因素的影響描述如下。

1.焊膏不足

開口堵塞導致的焊膏印刷不充分會導致焊料開口，這在CBGA或CCGA中非常常見，因為在這兩種器件的回流過程中不會發生焊膏塌陷。

2.焊接性差

焊盤污染和氧化通常會導致潤濕問題。 如果fr4 pcb焊盤被污染，由於焊料無法與fr4 pcb墊潤濕，在毛細管作用下，焊料流到焊球與元件之間的介面，fr4 pcb焊盤側將形成開口焊接。 焊盤的焊接性差也會導致PBGA焊球熔化和塌陷後的焊縫開口。

3.共面性差

共面性差通常會導致或直接導致焊縫開口，囙此fr4 pcb非共面性的最大值不能超過局部5mil或整個區域的1%（IPC-600標準中可接受的類別為D，等級為2和3）。 在修復過程中，應採用預熱工藝，最大限度地减少fr4 pcb的非共面變形。

4.晶片偏移

安裝過程中部件的偏差通常會導致焊接開口。

5.熱失配

內部應力引起的剪切力會導致焊縫開口。 在特定的工藝條件下，當大的溫度梯度通過fr4 pcb時，就會出現這種開焊現象。 例如，SMT回流焊之後往往是波峰焊。在回流焊中形成的BGA角焊點在波峰焊階段會從焊點與封裝組件的介面破裂。 在某些情况下，BGA拐角處的焊點仍然連接到部件和fr4 pcb焊盤。 事實上，來自fr4 pcb的焊盤和條帶僅連接到fr4 pcb的負線。 在這兩種情况下，BGA的焊點都靠近通孔位置。

造成這種現象的根本原因是從fr4 pcb到封裝有很大的溫度梯度。 在波峰焊中，熔化的焊料通過通孔到達fr4 pcb的頂面，導致fr4 pcb頂面溫度快速上升。 由於焊料是一種良好的熱導體，焊點的溫度會迅速上升。 相反，包裝本身不是一個好的熱導體，加熱過程非常緩慢。

焊料在熔融狀態下的機械強度降低。 一旦發生熱失配，熱的fr4 pcb和冷的PBGA之間會產生應力，封裝和焊盤之間會產生裂紋。 在某些情况下，焊盤與fr4 pcb之間的粘合强度低於焊料封裝焊盤之間的連接强度，這將導致fr4 pcb與焊盤的剝離。 由於角部焊點遠離中心點，囙此熱失配更顯著，應力更大。 該問題可以通過在通孔上印刷焊料掩模來解决。 這種方法產生的開焊比沒有覆蓋的通孔要少得多。如果生產量不大，也可以在波峰焊之前手動在通孔上粘貼一層高溫膠帶，以隔離傳熱路徑，解决焊接開口的問題。

6.通過阻焊罩的廢氣

對於周圍有焊料掩模限制的BGA焊盤，不良的排氣也會導致焊縫開口。 此時，揮發性物質將被迫從焊料掩模和封裝焊盤之間的介面排出，囙此焊料將從封裝焊盤吹走，形成焊口。 這個問題可以通過預乾燥BGA貼片來解决。

綜上所述，可以採取以下措施來解决BGA焊口問題：

1）列印足够的焊膏

2）提高fr4 pcb焊盤的可焊性

3）保持fr4 pcb基板的共面性

4）精密安裝元件

5）避免過大的溫度梯度

6）波峰焊前蓋好通孔

7）預乾燥元件