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混裝工藝條件下BGA的收縮斷裂問題

時間:2018-10-30 09:35:23來源:本站瀏覽次數:2067

    所謂收縮斷裂,是作者根據BGA焊點裂紋的特征命名的一種BGA焊接斷裂缺陷,它是焊點在半凝固狀態下被拉開而形成的。由于焊點裂縫形態類似金屬凝固收縮的特征,因此...

所謂收縮斷裂,是作者根據BGA焊點裂紋的特征命名的一種BGA焊接斷裂缺陷,它是焊點在半凝固狀態下被拉開而形成的。由于焊點裂縫形態類似金屬凝固收縮的特征,因此命名為收縮斷裂。

收縮斷裂的裂紋特征如圖5-16所示,它屬于焊接過程形成的裂縫型缺陷,不像機械應力那樣脆斷,它在大多數情況下仍然”藕斷絲連“,具有導電性。

                                             

焊點從PCB側開始單向凝固,在BGA側還沒完全凝固時因BGA四角上翹而形成收縮裂縫。

我們知道,BGA焊點的冷卻主要靠BGA和PCB的傳導。由于BGA的封裝特點,BGA載板上的焊盤幾乎以同樣的速率冷卻。但PCB上的焊盤,會因每個焊盤的連線方式不同而冷卻快慢也不同。如果與BGA焊盤直接引出,其焊點會從PCB側開始先期凝固(單向凝固)。BGA焊盤連線設計如圖5-17所示。

                                                   

另外,BGA的翹曲最大的地方是四個角,如果先凝固的點位于腳部,就可能因拉開而得不到熔融焊錫的補充出現斷裂。

因此,可以總結得出收縮斷裂的原因:一是BGA的出現變形;二是發生了單向凝固。

PBGA為雙層結構,因此若加熱不平衡會四交起翹。

根據眾多案列的分析,我們發現這些斷裂點具有以下共同點。

(1)位置:多數位于BGA角部3個焊球的范圍內。個別案列出現在邊中心部位,但極少見。

典型的情況,位置固定并連有一根長的導線,如圖5-18和圖5-19所示。

  (2)發生此類的單板具有比較明確的范圍:全部為PBGA,p=1.0mm。

PCB的厚度為1.6mm,少部分為2.0mm。薄到PCB冷卻速率比較快,容易發生單向凝固。

(3)冷卻速率大于2.0℃/s。

                                  

另外,失效批次單板生產所用溫度曲線也有一些共同點,即出現收縮斷裂的BGA,其冷卻速率大多在2.4℃/s以上,沒有發生問題的多在2℃/s一下,這也能夠解釋為什么有時會集中在幾條線上(實際上是溫度曲線的影響)。

(1)BGA布線設計應避免角部3mmX3mm位置處的焊盤以長導線方式引出(封裝外伸出5mm以上)。

(2)嚴格控制再流焊接時的冷卻速率應小于2℃/s。

(3)(強烈建議)將BGA上線干燥列為常規要求。

 

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