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混装工艺条件下BGA的收缩断裂问题

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  • 来源:靖邦
  • 发布日期:2018-10-29 15:07:00
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所谓收缩断裂,是作者根据BGA焊点裂纹的特征命名的一种BGA焊接断裂缺陷,它是焊点在半凝固状态下被拉开而形成的。由于焊点裂缝形态类似金属凝固收缩的特征,因此命名为收缩断裂。

收缩断裂的裂纹特征如图5-16所示,它属于焊接过程形成的裂缝型缺陷,不像机械应力那样脆断,它在大多数情况下仍然藕断丝连“,具有导电性。

收缩断裂

焊点从pcb侧开始单向凝固,在BGA侧还没完全凝固时因BGA四角上翘而形成收缩裂缝。

我们知道,BGA焊点的冷却主要靠BGAPCB的传导。由于BGA的封装特点,BGA载板上的焊盘几乎以同样的速率冷却。但PCB上的焊盘,会因每个焊盘的连线方式不同而冷却快慢也不同。如果与BGA焊盘直接引出,其焊点会从PCB侧开始先期凝固(单向凝固)。BGA焊盘连线设计如图5-17所示。

另外,BGA的翘曲最大的地方是四个角,如果先凝固的点位于脚部,就可能因拉开而得不到熔融焊锡的补充出现断裂。

BGA焊盘

因此,可以总结得出收缩断裂的原因:一是BGA的出现变形;二是发生了单向凝固。

PBGA为双层结构,因此若加热不平衡会四交起翘。

根据众多案列的分析,我们发现这些断裂点具有以下共同点。

1)位置:多数位于BGA角部3个焊球的范围内。个别案列出现在边中心部位,但极少见。

典型的情况,位置固定并连有一根长的导线,如图5-18和图5-19所示。

  2)发生此类的单板具有比较明确的范围:全部为PBGAp=1.0mm

PCB的厚度为1.6mm,少部分为2.0mm。薄到PCB冷却速率比较快,容易发生单向凝固。

3)冷却速率大于2.0/s

BGA失效点

另外,失效批次单板生产所用温度曲线也有一些共同点,即出现收缩断裂的BGA,其冷却速率大多在2.4/s以上,没有发生问题的多在2/s一下,这也能够解释为什么有时会集中在几条线上(实际上是温度曲线的影响)。

1BGA布线设计应避免角部3mmX3mm位置处的焊盘以长导线方式引出(封装外伸出5mm以上)。

2)严格控制再流焊接时的冷却速率应小于2/s

3)(强烈建议)将BGA上线干燥列为常规要求。

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文章来源:靖邦

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