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BGA焊接工艺要求

时间:2014-07-01 15:18:57 来源:鼎华科技 点击: 2648次


在BGA的装配过程中每一个步骤每一样工具都会对BGA的焊接造成影响。 

1.焊膏印刷 

焊膏的优劣是影响SMT生产的一个重要环节。选择焊膏通常会考虑以下几个方面良好的印刷性良好的可焊性低残留物。一般来说采用焊膏的合金成分为含锡63和含铅37的低残留物型焊膏。 

元器件的引脚间距越细焊膏的锡粉颗粒越小相对来说印刷效果较好。但并不是选择焊膏时锡粉颗粒越 小越好因为从焊接效果来说锡粉颗粒大的焊膏焊接效果要比锡粉颗粒小的焊膏好。因此在选择焊膏时要从各方面因素综合考虑。由于BGA的引脚间距较小丝网模板开孔较小所以应采用颗粒直径为45 M以下的焊膏以保证获得较良好的印刷效果。 

印刷的丝网模板一般采用不锈钢材料。由于BGA元器件的引脚间距较小故而钢板的厚度较薄。一般钢板的厚度为0.12 mm 0.15mm。 BGA和CSP的引脚间距更小钢板厚度更薄。钢板的开口视元器件的情况而定通常情况下钢板的开口略小于焊盘。例如外型尺寸为35mm引脚间距为1.0 mm的PBGA焊盘直径为23 mil。一般将钢板的开口的大小控制在21 mil。 

在印刷时通常采用不锈钢制的60度金属刮刀。印刷的压力控制在3.5kg 10kg的范围内。压力太大和太小都对印刷不利。印刷的速度控制在10 mm/秒 25 mm/秒之间元器件的引脚间距愈小印刷速度愈慢。印刷后的脱离速度一般设置为1 mm/秒如果是 BGA或CSP器件脱模速度应更慢大约为0.5 mm/秒。 

另外在印刷时要注意控制操作的环境。工作的场地温度控制在25℃左右湿度控制在55RH左右。印刷后的PCB尽量在半小时以内进入回流焊防止焊膏在空气中暴露过久而影响产品质量。 


2.器件的放置 

BGA的准确贴放很大程度上取决于贴片机的精确度以及镜像识别系统的识别能力。就目前市场上各种品牌的多功能贴片机而言能够放置BGA的贴片机其贴片的精确度均达到了0.001 mm左右所以在贴片精度上不会存在问题。只要BGA器件通过镜像识别就可以准确的安放在印制线路板上。 然而有时通过镜像识别的BGA并非100焊球良好的器件有可能某个焊球在Z方向上略小于其他焊球。为了保证焊接的良好性通常可以将BGA的器件高度减去1 2 mil同时使用延时关闭真空系统约400毫秒使BGA器件在安放时其焊球能够与焊膏充分接触。这样一来就可以减少BGA某个引脚空焊的现象。 对于 BGA和CSP器件不建议采用上述方法以防止出现桥接等不良焊接现象的产生。 

3. 回流焊接 

回流焊接是BGA装配过程中最难控制的步骤。因此获得较佳的回流曲线是得到BGA良好焊接的关键所在。 
●预热阶段 在这一段时间内使PCB均匀受热升温并刺激助焊剂活跃。一般升温的速度不要过快防止线路板受热过快而产生较大的变形。尽量将升温速度控制在3℃/秒以下较理想的升温速度为2℃/秒。时间控制在60 90 秒之间。 
●浸润阶段 这一阶段助焊剂开始挥发。温度在150℃ 180℃之间应保持60 120 秒以便助焊剂能够充分发挥其作用。升温的速度一般在0.3 0.5℃/秒。 
●回流阶段 这一阶段的温度已经超过焊膏的熔点温度焊膏熔化成液体元器件引脚上锡。该阶段中温度在183℃以上的时间应控制在60 90 秒之间。如果时间太少或过长都会造成焊接的质量问题。其中温度在220 /- 10 ℃范围内的时间控制相当关键一般控制在10 20 秒为最佳。 
●冷却阶段 这一阶段焊膏开始凝固元器件被固定在线路板上。同样的是降温的速度也不能够过快一般控制在4℃/秒 以下较理想的降温速度为3℃/秒。由于过快的降温速度会造成线路板产生冷变形它会引起BGA焊接的质量问题特别是BGA外圈引脚的虚焊。 

在测量回流焊接的温度曲线时对于BGA元件其测量点应在BGA引脚与线路板之间。尽量不要用高温胶带而采用高温焊锡焊接固定以保证获得较为准确的曲线数据。 

总之BGA的焊接是一门十分复杂的工艺它还受到线路板设计设备能力等各方面因素的影响只顾及某一方面是远远不够的。还要在实际的生产过程中需要不断研究和探索努力控制影响BGA焊接的各项因素从而使BGA焊接能达到最好效果。
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