工程技术
---BGA生产制程介绍
文：王勇军
90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI、VLSI、ULSI相继出现，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种——球栅阵列封装，简称BGA(Ball Grid Array Package)。接下来我们就简单介绍下此种封装的生产工艺。
一、关于BGA产品的生产前的准备工作：
1、 钢网模板的制作要求：
A、 降低模板的厚度，视不同产品而定，一般在0.12mm~0.15mm。
B、 采用梯形的钢网开口，即上开口要比下开口稍大一些，且可考虑下开口略小于焊盘。
C、 根据solder ball 的 pitch 可采用方形开口。
2、 PCB和BGA烘烤工作：
A、BGA封装对湿气的敏感性是相当强的，在贴装前如果未得到适当的烘干和保持干燥的话，BGA在回流焊中就会出现翘曲、凸起或开裂的现象。
B、PCB层压板中截留有湿气，组装过程中会突发性排气，导致局部脱层，降低焊接的可靠性。
C、BGA可参照其包装上的说明执行相关类别标准，一般为125℃+-5℃，烘烤20小时，PCB可参照100℃，连续烘烤12小时
3、 锡膏的要求：
A、较细小颗粒的锡膏品牌。
B、粘性稍强且不易干，即良好印刷性。
C、良好的可焊性，低残留物。
二、关于BGA生产过程中的工艺控制：
1、PCB的印刷：
A、刮刀的角度在60度为佳，印刷压力在3.5kg~10kg。
B、印刷速度应控制在10mm/秒~25mm/秒，BGA的锡球间距(pitch)越小，则印刷速越慢。
C、钢网脱离速度要设为0.5mm/秒。
D、车间温度应控制在25℃以下，湿度小于60%RH，防止焊膏在空气中暴露太久。
E、每次加入钢网上的锡膏不宜过量，用完后及时补充，最好连同钢网上的少量锡膏一起搅拌均匀后再加入钢网上印刷。
F、钢网清洗次数应采用5PCS/次以下（当然，如球之间pitch>1.0mm则考虑8-10pcs/次）。钢网清洗要用酒精湿擦，且每半小时要用牙刷清洗一次。
G、印刷后的PCB，在进入贴片机之前一定要安排专人100%用放大镜检查，BGA焊盘的印刷质量，检查有无漏印、少锡、连锡、多锡等不良，只能让印刷OK的PCB进入下一工序。
2、BGA的贴装：
A、清晰、完整的视觉成像识辩参数的设定，防止锡球缺、损的BGA直接被贴装在板上。
B、贴装误差值设定小于30%，防止贴装偏位。
C、吸取、置放的速度应放慢，使吸嘴置于BGA在板上的时间为400毫秒（关闭真空状态）。
D、将贴装高度设定在稍向下压0.1mm～0.3mm，使BGA在安放时其焊球能够与焊膏充分接触，这样可减少BGA某个引脚空焊的现象，但对于引脚间距小于0.65mm的BGA则不宜采用，以免发生锡球桥接即连锡。
3、BGA贴装过回流炉前的检验要求：
A、贴装后的BGA就不应再移动，因为这样做会将焊膏拖带走，抹成一片，而导致焊料桥接。
B、于外观看似BGA贴装偏位或翘曲的PCBA应及时反馈跟线PE分析跟进，并按照PE提出的补救方案进行不良品处理。不可私自用镊子或吸笔拨动或挤压。
C、对于贴装出的PCB板被检验OK后应立即过回流炉，不宜置放、暴露在空气中，最长不超过30分钟。
4、 回流炉温控参数profile的制作及注意事项：
A、BGA profile 的制作：profile的测量点应位于BGA的中心位置，并且应有两条测试线，一条位于BGA上表面，另一条位于BGA与PCB之间锡球位置（从PCB下表面穿过达BGA下表面焊锡球），以有铅的工艺为例：
① 预热斜率需 <2.5℃/sec(不可>3℃/sec)
②140℃～170℃间需保持60～120second.
③183℃以上时间需保持90～110 second .
④底部最高温度需<220℃.
⑤冷却斜率需<3℃/sec(最大)。
⑥BGA表面与底部温差大约为5～6度。
B、在再流焊过程中，如果偏离焊盘小于50%的话，元件就可以自动对位，如果BGA存在严重偏位问题，应在过炉前重新取下对位（检查焊膏）和返工。
C、此阶段PCB必须均匀受热升温，并刺激助焊剂活跃，一般升温速度和降温速度都不宜过快，防止PCB受热或冷却过快而产生变形。
5、关于BGA 生产完成后的检验工作
A、X-RAY 锡点焊接检查。在量产时要保证每100PCS 抽检20PCS。要求保证对气泡（也叫孔洞），假焊、少锡、桥接、过孔抢锡等系列坏机专项检查。
B、对于X-RAY检查不到的问题，如锡裂、焊锡粗糙，可借助新的检验仪器：如“ERSA SYSTEM 2500BGA/CSP SMT视觉检查系统”，它可以从侧面检查锡球的焊接质量，更深入的分析BGA内部焊锡效果。