BGA 器件焊接工艺分析与质量控制

张笑

摘 要：文章从BGA器件焊盘设计、储存、预处理、印刷等几个方面阐述影响BGA器件焊接质量的因素，从而保证电子通信产品的可靠性与稳定性。

关键词：BGA焊盘设计;储存;预处理;BGA印刷

现代电子设备，特别是军用电子装备，越来越朝向轻、薄、短、小、高密度化、高自动化和高精度方向发展。BGA器件具有芯片尺寸小、功耗低、信息处理量大、稳定性更高等优点，因此BGA器件应用越来越广泛。BGA器件的可靠焊接，已成为印制电路板组装方面必不可少的关键技术。除了印刷、贴装、回流参数的影响因素外，重点考虑以下因素。

1 BGA焊盘设计

据统计，在表面贴装技术中，70%的焊接缺陷是由设计原因造成的。因此，BGA焊盘大小及形状直接关系到BGA器件的焊接质量，焊盘设计尺寸如表1所示。曾有设计师将球径0.5mm，间距0.8mm的BGA焊盘直径设计为0.3mm，生产后出现BGA虚焊的比例高达6%。后来设计师将焊盘直径改为0.4mm，采用完全相同的焊接工艺，所有的虚焊问题均没有再次出现。

2 BGA储存

元器件库接到BGA器件后，清点时尽量不破坏原包装袋，如必须拆开清点，应在最短时间内清点完，完毕后放入原包装袋，抽真空包装，直接存放于货架。如果没有原包装，须立即放入10%RH以下的防潮柜中储存，同时注明打开包装的暴露时间（包括检验暴露时间）。发放BGA器件时，确保BGA器件在标签上规定的车间寿命内用完，减少储存、备料、生产等过程的BGA器件暴露时间[1]。

3 BGA预处理

器件领用后，如不及时装配，应直接放入10%RH以下的防潮柜中储存。如果需要直接使用而湿度指示卡又没有受潮显示，可以直接使用;若湿度指示卡变色，必须按湿敏等级要求进行烘烤后再使用，如表2所示。如果没有濕度指示卡，标注的暴露时间低于相应湿度等级的车间寿命，根据实际暴露的环境条件和时间，烘烤时间和温度可适当调整。对于没有标注暴露时间或时间已经超出车间寿命的，必须按表2的时间进行烘烤处理。

烘烤时必须注意静电防护，所有操作都需要采取静电防护措施，不能赤手直接接触器件，尤其是在烘烤后，环境比较干燥，极易产生静电。一般，装在高温料盘（如高温Tray盘）中的器件都可以在125℃温度下进行烘烤，除非厂商特殊注明了温度，烘烤时一定要控制好温度和时间。如果温度过高或时间过长，很容易使器件氧化，或在器件内部接连处产生金属间化合物，从而影响器件的可焊性。烘烤结束后不要将器件存储在烘箱中。烘烤停止后10min内就要将器件取出使用，或将其暂时存放在10%RH以下的防潮柜中。

4 BGA印刷

锡膏印刷是BGA装配过程的主要工序之一，锡膏印刷质量的好坏对BGA的焊接质量有非常大的影响。在锡膏印刷过程中，要确保每个焊盘焊膏覆盖率达90%以上，焊盘偏移小于0.1mm，焊膏形状整齐，无漏印、少印、粘连、坍塌等缺陷。否则，会造成虚焊、桥连等焊接质量问题，未用工装夹具时BGA焊盘印刷锡膏效果图如图1所示。

由于我公司产品具有多品种、小批量特点，需要手工印刷锡膏。除了钢网开口设计、操作的熟练程度，印制板和钢网的对位也是一项关键因素，为了保证印刷的可靠性，制作一套工装夹具如图2所示，使印制板两面均能保持水平。

印制板工装夹具，由6部分组成：支撑块、滑块、调节板、滑杆、紧固螺钉、调节螺钉。

将滑块2与调节板3通过调节螺钉6组合装配在一起，注意调节板3的两端均有调节螺钉;

将组装好的工具通过滑杆4连接起来，并在滑块的两端分别装上紧固螺钉5;

在滑杆4四周装上支撑块1，抬高印制板工装夹具以便能够容易地调整调节螺钉6，使印制板能够水平处于工装夹具上;

将钢网放到印制板上，即可平整快速地印刷锡膏。

根据设计方案，印刷效果图如图3所示。经验证，该印制板工装夹具具有较强实用性，提高了BGA器件的装配焊接可靠性。

5 结语

影响BGA焊接质量的因素很多，除了焊接工艺参数外，还受到设计、储存等因素的影响，因此需要设计、采购、生产等各部门互相协作、共同探讨，以提高BGA的焊接质量，从而保证电子产品的可靠性与稳定性。

参考文献

[1] 黄丽娟，朱正虎，王民超.金属封装BGA（CCGA）器件焊接工艺优化研究[J].机械工程师，2019，334（04）：168-170.