PBGA失效原因及質(zhì)量提升方法

BGA在電子產(chǎn)品中已有廣泛的應(yīng)用，但在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，以PBGA(PLASTIC BALL GRID ARRAY)塑料封裝BGA居多。PBGA最大的缺點是對濕氣敏感，如果PBGA吸潮后，在焊接中PBGA極易產(chǎn)生“爆米花”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致PBGA失效。由于BGA返修難度頗大，返修成本高，因此，在smt制程中，上海漢赫電子對如何提升BGA質(zhì)量越來越受重視。本文漢赫電子主要針對PBGA失效原因及質(zhì)量提升方法進行分析。

    BGA有不同類型，不同類型的BGA有不同的特點，只有深入了解不同類型BGA的優(yōu)缺點，才能更好地制定滿足BGA制程要求的工藝，才能更好地實現(xiàn)BGA的良好裝配，降低BGA的制程成本。

    首先，我們來看一下BGA的分類：BGA通常分為三類，每類BGA都有自己獨特的特點和優(yōu)缺點：

　　1、PBGA(PLASTIC BALL GRID ARRAY)塑料封裝BGA

　　其優(yōu)點是：

　　①和環(huán)氧樹脂電路板熱匹配好。

　　②焊球參與了回流焊接時焊點的形成，對焊球要求寬松。

　　③貼裝時可以通過封裝體邊緣對中。

　　④成本低。

　　⑤電性能好。

　　其缺點是：對濕氣敏感以及焊球面陣的密度比CBGA低

　　2、CBGA(CERAMIC BGA)陶瓷封裝BGA

　　其優(yōu)點是：

　　①封裝組件的可靠性高。

　　②共面性好，焊點形成容易，但焊點不平行度交差。

　　③對濕氣不敏感。

　　④封裝密度高。

　　其缺點是：

　　①由于熱膨脹系數(shù)不同，和環(huán)氧板的熱匹配差，焊點疲勞是主要的失效形式。

　　②焊球在封裝體邊緣對準困難。

　　③封裝成本高。

　　3、TBGA(TAPE BGA)帶載BGA

　　其優(yōu)點是：

　　①盡管在芯片連接中局部存在應(yīng)力，當(dāng)總體上同環(huán)氧板的熱匹配較好。

　　②貼裝是可以通過封裝體邊緣對準。

　　③是最為經(jīng)濟的封裝形式。

　　其缺點是：

　　①對濕氣敏感。

　　②對熱敏感。

　　③不同材料的多元回合對可靠性產(chǎn)生不利的影響。

　　在此我們僅針對PBGA對濕氣敏感的缺點，討論在實際生產(chǎn)過程的相關(guān)工藝環(huán)節(jié)中防止BGA因吸潮而失效的方法。

　　PBGA的驗收和貯存

　　PBGA屬于濕敏性元件，出廠時均是采用真空包裝，但在運輸周轉(zhuǎn)過程中很容易破壞其真空包裝，導(dǎo)致元件受潮和焊點氧化，因此在元件入廠驗收時，必須將元件的包裝狀態(tài)作為檢驗項目，嚴格將真空和非真空包裝的元件區(qū)分開，真空包裝的元件按照其貯存要求進行貯存，并在保質(zhì)期內(nèi)使用，非真空的元件應(yīng)該放入低濕柜中按要求進行貯存，防止PBGA吸潮和引腳的氧化。同時按“先進先出”的原則進行控制，盡量降低元件的貯存風(fēng)險。

　　PBGA的除濕方式的選擇

　　受潮的PBGA在上線生產(chǎn)前要進行除濕處理。BGA的除濕通常有低溫除濕和高溫除濕兩種，低溫除濕是采用低濕柜除濕，除濕比較費時，通常在5%的濕度條件下，需要192小時，高溫除濕是采用烘箱除濕，除濕時間比較短，通常在125攝氏度的條件下，需要4小時。在實際的生產(chǎn)中，對那些非真空包裝的元件進行高溫除濕后，放入低濕柜中貯存，以縮短除濕的周期。對濕度卡顯示潮濕度超標的PBGA建議采用低溫除濕，而不采用高溫除濕，由于高溫除濕的溫度較高(大于100攝氏度)而且速度快，如果元件濕度較高，會因為水分的急促氣化而導(dǎo)致元件失效。

　　PBGA在生產(chǎn)現(xiàn)場的控制

　　PBGA在生產(chǎn)現(xiàn)場使用時，真空包裝的元件拆封后，必須交叉檢查包裝的濕度卡，濕度卡上的濕度標示超標時，不得直接使用，必須進行除濕處理后方可使用。生產(chǎn)現(xiàn)場領(lǐng)用非真空包裝的元件時，必須檢查該料的濕度跟蹤卡，以確認該料的濕度狀態(tài)，無濕度跟蹤卡的非真空包裝的元件不得使用。同時嚴格控制PBGA在現(xiàn)場的使用時間和使用環(huán)境，使用環(huán)境應(yīng)該控制在25攝氏度左右，濕度控制在40-60%之內(nèi)，PBGA現(xiàn)場的使用時間應(yīng)控制在24小時以內(nèi)，超出24小時的PBGA必須重新進行除濕處理。

　　PBGA的返修

　　BGA返修通常采用BGA返修臺(BGA rework station)。生產(chǎn)現(xiàn)場返修裝貼有PBGA的PCBA，若放置時間比較長，PBGA易吸潮，PBGA的濕度狀態(tài)也很難判斷，因此PBGA在拆除之前，必須將裝PBGA的PCBA進行除濕處理，避免元件在拆除中失效報廢，使BGA的置球和重新裝配變得徒勞。

　　當(dāng)然，在SMT制程中導(dǎo)致BGA失效的工藝環(huán)節(jié)和原因很多，比如ESD、回流焊接等等，要想降低SMT制程中BGA的失效，需要在多方面進行全面控制。對于PBGA而言，與元件吸潮相關(guān)的工藝環(huán)節(jié)在實際生產(chǎn)中往往被忽視，而且出現(xiàn)問題比較隱蔽，往往給我們改善制程、提高制程質(zhì)量造成了很多障礙，因此針對PBGA對濕氣敏感的缺點，在生產(chǎn)制程中，從以上幾個方面著手，針對性的采取有效應(yīng)對措施，可以更好地減少PBGA的失效，提高PBGA的制程質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本

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