BGA组件的分类和属性及BGA组件的存储和应用环境

BGA组件的分类和属性

•BGA组件的分类

基于不同的封装材料，BGA元件可分为以下类型：PBGA（塑料球栅阵列），CBGA（陶瓷球栅阵列），CCGA（陶瓷柱栅阵列），TBGA（带球栅阵列）和CSP （芯片级封装）。这篇文章详细介绍了这些BGA组件的优缺点。

•BGA组件的属性

领先属性BGA组件包括：
a。 I/O引脚间距非常大，可以在同一区域内保持更多的I/O数量。
b。更高的封装可靠性，更低的焊点缺陷率和更高的焊点可靠性。
c。 QFP（四方扁平封装）芯片的对准通常通过由操作者进行的目视观察来实现，并且难以对准和焊接。但是，由于引脚间距相对较大，因此在BGA元件上实现对准和焊接更容易。通过BGA组件上的模板进行焊膏印刷更容易。 BGA引脚稳定，具有比QFP封装更好的平坦度，因为在焊球熔化后，芯片和PCB（印刷电路板）之间的平坦度误差可以自动补偿。在焊接过程中，焊点之间的张力会导致高度自对准，使安装精度误差达到50％。 BGA组件具有出色的电气特性，可以获得出色的频率优势。
h。 BGA元件在散热方面表现更好。

当然，除了优势之外，BGA元件也具有劣势。一个主要的缺点是难以检查焊点的质量，这取决于能够观察焊球坍塌的AXI（自动X射线检查）和AOI（自动光学检测）设备。当然，检查成本和难度也会提高。

BGA组件的存储和应用环境

BGA组件是高湿度和热敏感组件的类型，因此应在恒温的干燥环境中存放。此外，操作人员应严格遵守操作技术流程，以防止组件在装配前产生不良影响。一般而言，BGA组件的最佳存储环境在20°C至25°C的温度范围内，湿度小于10％RH。此外，它们最好用氮气储存。

一般情况下，打开BGA元件封装后，在组装和焊接过程中不应长时间暴露在空气中以阻止元件由于质量低，导致焊接质量下降。一旦打开BGA组件包装，它们必须在≤30°C/60％RH的操作环境中在8小时内用完。当组分储存在氮气中时，可以在一定程度上延长使用时间。

在SMT（表面贴装技术）组装过程中打开包装后，BGA组件无法用完是非常常见的。 BGA组件必须在下次应用之前进行烘烤，以捕获其出色的可焊性。烘烤温度通常保持在125°C。烘烤时间和包装厚度之间的关系可以总结在下表中。

包装厚度（t/mm）	烘烤时间（h）
t≤1.4	14
1.4	24

烘烤温度过高会导致焊料间连接处的金相组织发生变化球和组件。在焊球和元件封装之间往往会产生脱离，SMT组件质量下降。当烘烤温度太低时，将不能获得除湿。 BGA组件可在自然环境中烘烤和冷却30分钟后组装。

BGA组件焊接技术

BGA组件装配技术从根本上与SMT兼容。领先的焊接阶段是焊盘阵列上的焊膏印刷，通过模板和BGA元件与焊盘阵列对齐，BGA元件的回流焊接。在本文的其余部分，将简要介绍PBGA焊接工艺。

•焊膏印刷

焊料焊膏质量在影响焊接质量方面起着关键作用。选择焊膏时应考虑以下几个方面：优异的可印刷性，优异的可焊性和较少的污染物。

焊膏的粒径应与元件的铅间距相容。通常，引线间距越小，焊膏粒径越小，印刷质量越好。但是，从未如此简单，因为具有较大粒径的焊膏导致比具有较小粒径的焊膏具有更高的焊接质量。因此，在确定焊膏时应综合考虑。由于BGA元件具有细间距，因此适合选择粒径小于45μm的焊膏，以保证良好的印刷效果和焊接效果。

用于焊膏印刷的模板由不锈钢材料制成。由于BGA元件具有细间距，因此模板厚度应限制在0.12mm至0.15mm的常见范围内。模板开口通常由元件决定，这是模板开口小于焊盘并通过激光切割产生的常见情况。

在印刷过程中，使用60度的不锈钢金属刮刀，其印刷压力控制在35N至100N的范围内。压力太高或太低都不利于打印。印刷速度控制在10mm/s至25mm/s的范围内。开口间距越小，打印速度越慢。此外，操作的现场温度需要在约25℃，湿度在55％至75％RH的范围内。焊膏印刷后的PCB板应在30分钟的焊膏印刷后进入回流焊炉，以防止焊膏长时间暴露在空气中，同时降低产品质量。

元件安装

安装的主要目的是使BGA元件上的每个焊球与PCB板上的每个焊盘对齐。由于BGA元件引脚太短而不易被肉眼看到，因此应使用专用设备进行精确对准。到目前为止，用于精确对准的主要设备包括BGA/CSP返修台和芯片安装器，其中芯片安装器的精度达到约0.001mm。利用镜像识别功能，可以将BGA元件精确地安装在电路板上的焊盘阵列上。

然而，BGA元件无法通过镜像识别和Z轴上的一些焊球确保100％优异的焊球可能比其他球小。为了保证优异的可焊性，BGA元件的高度可以减少25.41μm至50.8μm，延迟关闭真空系统应用400ms。通过完全接触焊球和焊膏，可以减少BGA元件的空隙焊接。

•回流焊

回流焊是BGA组装过程中最难控制的阶段，因此最佳回流焊曲线成就是实现优异BGA焊接的关键因素。回流焊接曲线包含四个阶段：预热，浸泡，回流和冷却。可以分别设置和修改四相的温度和时间，以便获得最佳焊接结果。

•BGA返工

焊接后的BGA返工是在BGA返修工作站上进行的，可以在BGA芯片上独立焊接和返工，而不会影响相邻元件。因此，可以选择合适尺寸的热风回流喷嘴来覆盖BGA芯片，以方便焊接。

BGA元件焊接质量检测

BGA作为球栅阵列封装的短形式，在元件下面含有焊球，没有特定的检测装置，很难知道焊球的质量。单独目视检查无法获得焊点的焊接质量。到目前为止，用于BGA焊接质量检测的检测设备是X射线检测设备，分为两类：2D和5D。

2D X射线检测设备可以检查焊接问题，如裂缝，缺失，桥接，错位和焊料不足，成本低。然而，2D X射线检查装置的主要缺点在于，如果两个图像重叠，则有时难以区分分量图像反射的哪一侧。当依赖5D X射线检查设备时，可以克服这一优势，但成本较高。