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        BGA 器件焊接工藝分析與質(zhì)量控制

        2020-09-10 07:22:44張笑
        科技尚品 2020年12期
        關(guān)鍵詞:儲(chǔ)存預(yù)處理

        張笑

        摘 要:文章從BGA器件焊盤設(shè)計(jì)、儲(chǔ)存、預(yù)處理、印刷等幾個(gè)方面闡述影響B(tài)GA器件焊接質(zhì)量的因素,從而保證電子通信產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。

        關(guān)鍵詞:BGA焊盤設(shè)計(jì);儲(chǔ)存;預(yù)處理;BGA印刷

        現(xiàn)代電子設(shè)備,特別是軍用電子裝備,越來越朝向輕、薄、短、小、高密度化、高自動(dòng)化和高精度方向發(fā)展。BGA器件具有芯片尺寸小、功耗低、信息處理量大、穩(wěn)定性更高等優(yōu)點(diǎn),因此BGA器件應(yīng)用越來越廣泛。BGA器件的可靠焊接,已成為印制電路板組裝方面必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。除了印刷、貼裝、回流參數(shù)的影響因素外,重點(diǎn)考慮以下因素。

        1 BGA焊盤設(shè)計(jì)

        據(jù)統(tǒng)計(jì),在表面貼裝技術(shù)中,70%的焊接缺陷是由設(shè)計(jì)原因造成的。因此,BGA焊盤大小及形狀直接關(guān)系到BGA器件的焊接質(zhì)量,焊盤設(shè)計(jì)尺寸如表1所示。曾有設(shè)計(jì)師將球徑0.5mm,間距0.8mm的BGA焊盤直徑設(shè)計(jì)為0.3mm,生產(chǎn)后出現(xiàn)BGA虛焊的比例高達(dá)6%。后來設(shè)計(jì)師將焊盤直徑改為0.4mm,采用完全相同的焊接工藝,所有的虛焊問題均沒有再次出現(xiàn)。

        2 BGA儲(chǔ)存

        元器件庫接到BGA器件后,清點(diǎn)時(shí)盡量不破壞原包裝袋,如必須拆開清點(diǎn),應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)清點(diǎn)完,完畢后放入原包裝袋,抽真空包裝,直接存放于貨架。如果沒有原包裝,須立即放入10%RH以下的防潮柜中儲(chǔ)存,同時(shí)注明打開包裝的暴露時(shí)間(包括檢驗(yàn)暴露時(shí)間)。發(fā)放BGA器件時(shí),確保BGA器件在標(biāo)簽上規(guī)定的車間壽命內(nèi)用完,減少儲(chǔ)存、備料、生產(chǎn)等過程的BGA器件暴露時(shí)間[1]。

        3 BGA預(yù)處理

        器件領(lǐng)用后,如不及時(shí)裝配,應(yīng)直接放入10%RH以下的防潮柜中儲(chǔ)存。如果需要直接使用而濕度指示卡又沒有受潮顯示,可以直接使用;若濕度指示卡變色,必須按濕敏等級(jí)要求進(jìn)行烘烤后再使用,如表2所示。如果沒有濕度指示卡,標(biāo)注的暴露時(shí)間低于相應(yīng)濕度等級(jí)的車間壽命,根據(jù)實(shí)際暴露的環(huán)境條件和時(shí)間,烘烤時(shí)間和溫度可適當(dāng)調(diào)整。對(duì)于沒有標(biāo)注暴露時(shí)間或時(shí)間已經(jīng)超出車間壽命的,必須按表2的時(shí)間進(jìn)行烘烤處理。

        烘烤時(shí)必須注意靜電防護(hù),所有操作都需要采取靜電防護(hù)措施,不能赤手直接接觸器件,尤其是在烘烤后,環(huán)境比較干燥,極易產(chǎn)生靜電。一般,裝在高溫料盤(如高溫Tray盤)中的器件都可以在125℃溫度下進(jìn)行烘烤,除非廠商特殊注明了溫度,烘烤時(shí)一定要控制好溫度和時(shí)間。如果溫度過高或時(shí)間過長,很容易使器件氧化,或在器件內(nèi)部接連處產(chǎn)生金屬間化合物,從而影響器件的可焊性。烘烤結(jié)束后不要將器件存儲(chǔ)在烘箱中。烘烤停止后10min內(nèi)就要將器件取出使用,或?qū)⑵鋾簳r(shí)存放在10%RH以下的防潮柜中。

        4 BGA印刷

        錫膏印刷是BGA裝配過程的主要工序之一,錫膏印刷質(zhì)量的好壞對(duì)BGA的焊接質(zhì)量有非常大的影響。在錫膏印刷過程中,要確保每個(gè)焊盤焊膏覆蓋率達(dá)90%以上,焊盤偏移小于0.1mm,焊膏形狀整齊,無漏印、少印、粘連、坍塌等缺陷。否則,會(huì)造成虛焊、橋連等焊接質(zhì)量問題,未用工裝夾具時(shí)BGA焊盤印刷錫膏效果圖如圖1所示。

        由于我公司產(chǎn)品具有多品種、小批量特點(diǎn),需要手工印刷錫膏。除了鋼網(wǎng)開口設(shè)計(jì)、操作的熟練程度,印制板和鋼網(wǎng)的對(duì)位也是一項(xiàng)關(guān)鍵因素,為了保證印刷的可靠性,制作一套工裝夾具如圖2所示,使印制板兩面均能保持水平。

        印制板工裝夾具,由6部分組成:支撐塊、滑塊、調(diào)節(jié)板、滑桿、緊固螺釘、調(diào)節(jié)螺釘。

        將滑塊2與調(diào)節(jié)板3通過調(diào)節(jié)螺釘6組合裝配在一起,注意調(diào)節(jié)板3的兩端均有調(diào)節(jié)螺釘;

        將組裝好的工具通過滑桿4連接起來,并在滑塊的兩端分別裝上緊固螺釘5;

        在滑桿4四周裝上支撐塊1,抬高印制板工裝夾具以便能夠容易地調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘6,使印制板能夠水平處于工裝夾具上;

        將鋼網(wǎng)放到印制板上,即可平整快速地印刷錫膏。

        根據(jù)設(shè)計(jì)方案,印刷效果圖如圖3所示。經(jīng)驗(yàn)證,該印制板工裝夾具具有較強(qiáng)實(shí)用性,提高了BGA器件的裝配焊接可靠性。

        5 結(jié)語

        影響B(tài)GA焊接質(zhì)量的因素很多,除了焊接工藝參數(shù)外,還受到設(shè)計(jì)、儲(chǔ)存等因素的影響,因此需要設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)等各部門互相協(xié)作、共同探討,以提高BGA的焊接質(zhì)量,從而保證電子產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 黃麗娟,朱正虎,王民超.金屬封裝BGA(CCGA)器件焊接工藝優(yōu)化研究[J].機(jī)械工程師,2019,334(04):168-170.

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