BGA的過孔開窗設(shè)計方案詳解

作者：一博科技高速先生成員 王輝東

【內(nèi)容摘要 description】

PCB的過孔開窗，用對了是故事，用錯了就是事故，當(dāng)短路虛焊來敲門，你還一臉暈乎的，不知道自已就是那個惹禍的人兒，不信你看…….

【正文】
早晨來上班的林如煙美得就像那五月的大太陽，晃眼。
坐在她身后的趙理工，看得是眼花繚亂，不能安心畫板。
大師兄早已老僧入定，開始了一天的工作。
突然一陣香風(fēng)襲來，一個窈窕的身影來到他的跟前。
林如煙說：“大師兄，有個問題請教下，我這個板子有個BGA，客戶要求在BGA下面用過孔當(dāng)測試點(diǎn)，你幫我看看，這個過孔的開窗要怎么設(shè)計合適?！?/span>

大師兄看到如煙的設(shè)計的測試點(diǎn)，Bottom面開窗沒有問題，但是打開Top層阻焊一看，搖搖頭，一聲長嘆。

BGA背面的過孔開了窗做測試點(diǎn)，但是TOP層也開了窗，焊接是有異常的。

過孔有一個芯吸效應(yīng)，如果BGA內(nèi)部的過孔雙面開窗，BGA在焊接過程中，焊料熔化，導(dǎo)致焊料通過與焊盤相鄰的過孔流失，造成焊球上錫缺失，出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象，如果錫流到BGA的下面，和其它器件的焊點(diǎn)連接，那就出現(xiàn)了短路。
所以說BGA下面的測試點(diǎn)是要開窗的，BGA面是塞孔，不能加開窗。

IPC專門為BGA的生產(chǎn)做了一個標(biāo)準(zhǔn)，《IPC-7095 BGA的設(shè)計及組裝工藝的實(shí)施》里面關(guān)于過孔開窗的隱患，有一個詳細(xì)的說明，直接上圖吧。

如上圖所示，如果BGA內(nèi)的過孔開了窗，成品后就是下面的樣子，錫有可能就被吸走了，將來短路虛焊一連串的不良等著你，我們不是來做可制造性設(shè)計，是制造問題，你說焊接廠要怎么焊接才能保證BGA的品質(zhì)呢，我感覺是九死一生。

這種現(xiàn)象通常發(fā)生在焊墊有導(dǎo)通孔(via)的時候，因為錫球流經(jīng)回流焊(Reflow)時部分的錫會因為毛細(xì)現(xiàn)象(wicking)流進(jìn)導(dǎo)通孔而造成錫量不足。X-RAY的檢查后，連錫短路了。

所以過孔開窗很重要，當(dāng)年就因為客戶的一個這樣設(shè)計，差點(diǎn)出現(xiàn)了嚴(yán)重的后果，幸虧一個姑娘及時出現(xiàn)挽救這個板子。

“啥姑娘，這有故事，大師兄說來聽聽.”趙理工，不知道什么時候也來到他們的身后，很八卦的問道。
“是呀，是呀，大師兄，講講姑娘怎么救了客戶?！比鐭煹芍浑p美目，也隨聲附和著。
大師兄雙眼眺望著窗外，思緒飛到了遙遠(yuǎn)的從前。
那是端午節(jié)放假前的幾天，PCBA工廠接到了一個焊接的加急項目，客戶在外地出差，兩天后要回來拿PCBA板去參展 ，板子是客戶從別的PCB加工后發(fā)過來的。

當(dāng)我們的IQC在檢查板子的時候，發(fā)現(xiàn)BGA有兩個焊盤上蓋了油，等于兩個BGA焊盤沒了。

生產(chǎn)異常，趕緊聯(lián)系客戶，客戶馬上找了PCB工廠。原來是客戶設(shè)計用的EAD軟件，沒有特殊設(shè)置過孔開窗這一項，導(dǎo)致工廠在原文件轉(zhuǎn)換gerber后，輸出的文件里面過孔是開窗的，這一點(diǎn)在PCB原文件里面是檢查不出來的。原文件里面沒有過孔開窗，但是轉(zhuǎn)出來的GERBER是開窗的。

板子投到工廠的時候，CAM工程師還是很經(jīng)驗的，馬上發(fā)了工程確認(rèn)，描述如下：

板內(nèi)過孔雙面開窗，特別是BGA區(qū)域，為了防止焊接時，有連錫短路或者虛焊的發(fā)生，建議刪除全板過孔開窗做阻焊塞孔，請確認(rèn)是否OK。
當(dāng)時客戶感覺工廠建議很合理，就愉快的回復(fù)了個OK。
結(jié)果板子做出來以后，有兩個BGA的焊盤上蓋了油，焊接出了異常。
后來問題的原因找到了，很簡單，因為板內(nèi)BGA的開窗和過孔的開窗尺寸一樣大。
工廠工程師在刪除過孔開窗時，不小心多選了兩個BGA的開窗，所以BGA的兩個焊盤上就蓋上了阻焊油墨。
當(dāng)時我和客戶經(jīng)常溝通技術(shù)問題，關(guān)系特別鐵，所以他就打電話讓我?guī)兔鉀Q下。我趕緊去了PCBA工廠，當(dāng)時工廠王廠也很給力，找了一個漂亮的女孩子來幫忙解決這個問題。
“怎么解決的“林如煙和趙理工同時問道。
“姑娘用她靈巧的雙手，拿著刮刀一片一片的把這兩個焊盤給完整的刮出來，整整刮了一天，眼紅了，手腫了，我特別心疼這姑娘。板子當(dāng)晚就上了線，客戶也順利參了展，中了標(biāo)，皆大歡喜?！?/span>

過孔設(shè)計兩種方式，一種是開窗，一種是塞孔，下面的兩種設(shè)置你能區(qū)分清楚嗎。

人生就像一杯咖啡有點(diǎn)苦,只是姑娘的出現(xiàn)有了那么一點(diǎn)甜，彌補(bǔ)了客戶設(shè)計上的缺陷。

后來我就特別感謝這姑娘，我就約她晚上吃飯，姑娘羞答答的和我一起去了。
我不知道當(dāng)時我心中的感覺是什么樣，我只知道姑娘說她晚上9點(diǎn)來赴宴，我8點(diǎn)已經(jīng)開始開心了。
后來的后來，這姑娘成了我的新娘，給我生了三個兒子，還控制著我的經(jīng)濟(jì)大權(quán)。這些年我是除了不會生小孩，我啥家務(wù)都會干，并且她還時不時的吆喝我，動作麻利點(diǎn)趕緊把碗洗了，小心老娘刮了你。
林如煙和趙理工聽完大師兄的話，都驚恐的瞪大了眼。
這正是：
過孔設(shè)計很關(guān)鍵，
開窗塞孔莫搞亂，
連錫短路找上門，
封裝用錯要虛焊。

審核編輯：符乾江