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BGA 的焊接工藝要求
發(fā)布時間:2012-03-26 14:48:27 點擊次數(shù):2873

在BGA的裝配過程中,每一個步驟,每一樣工具都會對BGA的焊接造成影響。 


1.焊膏印刷

焊膏的優(yōu)劣是影響SMT生產的一個重要環(huán)節(jié)。選擇焊膏通常會考慮以下幾個方面:良好的印刷性;良好的可焊性;低殘留物。一般來說,采用焊膏的合金成分為含錫63%和含鉛37%的低殘留物型焊膏。


表2顯 示了如何根據元器件的引腳間距選擇相應的焊膏。可以看出元器件的引腳間距越細,焊膏的錫粉顆粒越小,相對來說印刷效果較好。但并不是選擇焊膏時錫粉顆粒越小越好,因為從焊接效果來說,錫粉顆粒大的焊膏焊接效果要比錫粉顆粒小的焊膏好。因此,在選擇焊膏時要從各方面因素綜合考慮。由于BGA的引腳間距較小,絲網模板開孔較小,所以應采用顆粒直徑為45 M以下的焊膏,以保證獲得較良好的印刷效果。


印刷的絲網模板一般采用不銹鋼材料。由于BGA元器件的引腳間距較小,故而鋼板的厚度較薄。一般鋼板的厚度為0.12 mm ~0.15mm。 BGA和CSP的引腳間距更小,鋼板厚度更薄。鋼板的開口視元器件的情況而定,通常情況下鋼板的開口略小于焊盤。例如:外型尺寸為35mm,引腳間距為1.0 mm的PBGA,焊盤直徑為23 mil。一般將鋼板的開口的大小控制在21 mil。


在印刷時,通常采用不銹鋼制的60度金屬刮刀。印刷的壓力控制在3.5kg ~ 10kg的范圍內。壓力太大和太小都對印刷不利。印刷的速度控制在10 mm/秒 ~ 25 mm/秒之間,元器件的引腳間距愈小,印刷速度愈慢。印刷后的脫離速度一般設置為1 mm/秒,如果是 BGA或CSP器件脫模速度應更慢,大約為0.5 mm/秒。


另外,在印刷時要注意控制操作的環(huán)境。工作的場地溫度控制在25℃左右,濕度控制在55%RH左右。印刷后的PCB盡量在半小時以內進入回流焊,防止焊膏在空氣中暴露過久而影響產品質量。


2.器件的放置

BGA的準確貼放很大程度上取決于貼片機的精確度,以及鏡像識別系統(tǒng)的識別能力。就目前市場上各種品牌的多功能貼片機而言,能夠放置BGA的貼片機其貼片的精確度均達到了0.001 mm左右,所以在貼片精度上不會存在問題。只要BGA器件通過鏡像識別,就可以準確的安放在印制線路板上。


然而有時通過鏡像識別的BGA并非100%焊球良好的器件,有可能某個焊球在Z方向上略小于其他焊球。為了保證焊接的良好性,通??梢詫GA的器件高度減去1 ~ 2 mil,同時使用延時關閉真空系統(tǒng)約400毫秒,使BGA器件在安放時其焊球能夠與焊膏充分接觸。這樣一來就可以減少BGA某個引腳空焊的現(xiàn)象。


對于 BGA和CSP器件不建議采用上述方法,以防止出現(xiàn)橋接等不良焊接現(xiàn)象的產生。


3.回流焊接

回流焊接是BGA裝配過程中最難控制的步驟。因此獲得較佳的回流曲線是得到BGA良好焊接的關鍵所在。


●預熱階段

在這一段時間內使PCB均勻受熱升溫,并刺激助焊劑活躍。一般升溫的速度不要過快,防止線路板受熱過快而產生較大的變形。盡量將升溫速度控制在3℃/秒以下,較理想的升溫速度為2℃/秒。時間控制在60 ~ 90 秒之間。


●浸潤階段

這一階段助焊劑開始揮發(fā)。溫度在150℃~ 180℃之間應保持60 ~ 120 秒,以便助焊劑能夠充分發(fā)揮其作用。升溫的速度一般在0.3 ~ 0.5℃/秒。


●回流階段

這一階段的溫度已經超過焊膏的熔點溫度,焊膏熔化成液體,元器件引腳上錫。該階段中溫度在183℃以上的時間應控制在60 ~ 90 秒之間。如果時間太少或過長都會造成焊接的質量問題。其中溫度在220 +/- 10 ℃范圍內的時間控制相當關鍵,一般控制在10~ 20 秒為最佳。


●冷卻階段

這一階段焊膏開始凝固,元器件被固定在線路板上。同樣的是降溫的速度也不能夠過快,一般控制在4℃/秒 以下,較理想的降溫速度為3℃/秒。由于過快的降溫速度會造成線路板產生冷變形,它會引起B(yǎng)GA焊接的質量問題,特別是BGA外圈引腳的虛焊。


在測量回流焊接的溫度曲線時,對于BGA元件其測量點應在BGA引腳與線路板之間。盡量不要用高溫膠帶,而采用高溫焊錫焊接固定,以保證獲得較為準確的曲線數(shù)據。


總之,BGA的焊接是一門十分復雜的工藝,它還受到線路板設計,設備能力等各方面因素的影響,只顧及某一方面是遠遠不夠的。還要在實際的生產過程中需要不斷研究和探索,努力控制影響B(tài)GA焊接的各項因素,從而使BGA焊接能達到最好效果。