解讀BGA、CSP封裝中的球窩缺陷

隨著BGA、CSP封裝器件向密間距、微型化的方向發(fā)展，無鉛制程的廣泛應用給電子裝聯(lián)工藝帶來了新的挑戰(zhàn)。球窩（Pillow-head Effect）缺陷是BGA、CSP類器件回流焊接中特有的一種缺陷形態(tài)。如圖所示，焊料球和焊錫之間沒有完全熔合，而是像枕頭一樣放在一個窩里或一個堆上。這種缺陷經(jīng)常發(fā)生在BGA、CSP器件的回流焊接中，在無鉛制程中更為突出。

圖1.球窩現(xiàn)象

球窩缺陷不易被檢測出來，因為焊料球和焊錫之間往往有部分連接。所以電路可能能夠通過功能測試、光學檢查和ICT測試。但是，由于焊料之間沒有真正熔混，焊點不牢固，可能會在后續(xù)的工藝或使用過程中導致失效。例如，在焊接工藝之后，存在球窩缺陷的PCBA可能會在后續(xù)的組裝工藝、運輸過程中因為熱脹冷縮或者在現(xiàn)場經(jīng)受長時間的電流負荷而失效。因此，球窩缺陷的危害性是極大的。

球窩產(chǎn)生的機理
1.錫膏或焊料球的可焊性不良。
2.錫膏印刷和貼片精度影響。如果錫膏印刷不均勻或不準確，或者貼片位置偏移，會導致焊料球和焊錫之間的接觸不良，從而形成球窩。
3.BGA焊球的共面性不好。如果BGA封裝器件的焊球高度不一致，會導致部分焊點受力不均勻，從而造成翹曲或斷裂。
4.芯片翹曲或芯片溫度不均勻，存在溫差。如果芯片在回流焊接過程中受熱不均勻，或者在回流焊接前后發(fā)生翹曲，都會導致芯片與PCB基材之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，從而產(chǎn)生應力和變形。這會使得部分焊點失去接觸或分離，形成球窩。

抑制球窩現(xiàn)象的措施
1.優(yōu)化回流溫度曲線，保證錫膏能夠完全液化并與焊料球充分熔合。
2.選用合適的錫膏：采用抗熱坍塌能力強，去CuO(Cu2O)、SnO(SnO2)效果良好的錫膏。
3.改善熱風回流的均熱能力，最好采用“熱風+紅外”復合加熱方式，能有效改善封裝體上溫度的均勻性。
4.加強對回流爐排氣系統(tǒng)的監(jiān)控，確保排氣管道順暢有效。

福英達錫膏
深圳市福英達公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的SiP系統(tǒng)級封裝錫膏Fitech siperiorTM 1550/1565，粒徑T8、T9，最小印刷/點膠點φ=70/50μm，可穩(wěn)定用于μBGA預置。在實際應用中體現(xiàn)出優(yōu)異的印刷性、脫模轉(zhuǎn)印性、形狀和穩(wěn)定保持性及足量且均勻的印刷量。長時間印刷后無錫珠、橋連缺陷。

審核編輯 黃宇