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BGA PCBA组装
BGA PCBA组装
Communication module BGA assembly

通讯?锽GA组装

名称:通讯?BGA组装

SMT线数:7条高速SMT贴片配套生产线

SMT日产能:2000万点以上

检测设备:X-RAY检测仪、首片检测仪、AOI自动光学检测仪、ICT检测仪、BGA返修台

贴装速度:芯片元件贴装速度(最佳状态)0.036 S/piece

可贴的最小封装:0201 ,精度可达±0.04mm

最小器件精度:可贴装PLCC、QFP、BGA、CSP等器件 ,管脚间距可达±0.04mm

IC型贴片精度:贴装超薄PCBFPC PCB板、金手指等具有较高水平?商/插装/混装TFT显示驱动板、手机主板、电池掩护电路等高难度产品

产品详情 数据表

       由于BGA封装形式的特殊性 ,其返修需要专门的返修工具 ,返修难度大 ,乐成率低。

      关于电子组装厂商来说 ,提高BGA组装质量关于提高产品质量、降低本钱具有重要意义。


①BGA封装形式

       目前的BGA封装按基类型主要分为PBGA(塑料封装BGA)和CBGA(陶瓷封装)。

     (封装 BGA)和 TBGA(载带封装 BGA)。 PBGA 封装由装置并互连到双面或多层 PCB 基板的芯片组成 ,通过过孔将顶面上的信号迹线互连到基板底部的相应焊盘。 经过芯片键合和引线键合后 ,组装好的零件通过通报模塑或注塑成型进行成型和封装。 是目前应用最广泛的BGA器件 ,主要应用于通讯产品和消费类产品。 因其以下优点 ,被广泛应用于SMT组装: I/O端子占封装面积比高:与环氧树脂PCB的热膨胀系数CTE相匹配 ,具有良好的热综合性能:

       电气性能好; 高互连密度; SMT组装中焊球共面度要求较低 ,一般为0.15~0.20mm; SMT回流工程中的自定心功效:消除窄间距焊膏印刷; 减少焊盘之间桥接的可能性。

       PBGA 器件是一种对湿度高度敏感的器件 ,必须在恒温和干燥的条件下存放 ,以制止组件在组装前受到影响。 一般BGA的理想贮存情况为20-25C ,RH小于10%(最好有氮气掩护步伐)。 因此 ,BGA密封的防潮封装一旦翻开 ,必须在划定的时间内组装到PCB上。 PBGA芯片开箱后的使用时间由芯片的灵敏度品级决定。

      组装历程中 ,BGA的封装翻开后无法在相应时间内组装好 ,曝光时间凌驾

      为了使BGA在下次使用前具有良好的可焊性 ,建议对BGA进行烘烤。 烘烤温度一般不凌驾125℃ ,相对湿度应低于60% ,因为温度过高会增加焊球与BGA接合处金属间化合物的厚度 ,容易爆发裂纹 在组装历程中 ,导致BGA组装失败。 烘烤时间与BGA的湿敏水平和BGA的厚度密切相关。

      PBGA焊球元件一般有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2和Sn96.5Ag3。 0铜0。 5合金、焊球

      间距一般为1.50、1.27、1.0、0.8、0.5mIn ,可凭据差别的应用调解锡球的直径。

      所需的差别在 0.75 - 0.30 mIn 之间变革。 关于间距更小的BGA ,封装密度越高 ,对BGA组装的工艺要求就越高。 CBGA的互连接纳Snl0Pb90高温焊球 ,通过Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2、Sn96.5Ag3等低熔点焊料将焊球焊接到基板上。 0Cu0.5。 焊球阵列间距为1.27min时使用的焊球直径为0.89min ,间距为1.0mm时使用的焊球直径为0.64rn/n。 CBGA封装的主要优点包括(1)封装元件可靠性高 ,性能优良:(2)共面性好 ,易焊接; (3)对水分不敏感 ,贮存时间长; (4) 电气性能好: (5) 封装密度高。 CBGA的主要缺点是与PCB的热膨胀系数CTE不匹配 ,容易引起热疲劳失效 ,因此热可靠性差 ,封装边沿很难与PCB焊盘对齐  ,包装本钱高。

      TBGA是一种以铜/聚酰亚胺载带为基材 ,实现芯片与焊球与PCB连接的封装形式。

      TBGA封装具有以下特点: (1) 与环氧树脂电路板热匹配良好: (2) 可通过封装边沿与PCB焊盘对齐; (3)对湿度和热敏感 ,差别质料的多组分聚合对可靠性有倒运影响。


PCB 设计     

       由于BGA封装的特殊性 ,其焊点位于BGA封装本体下部的面阵结构中 ,在组装历程中PCB的轻微变形都可能导致BGA焊球开路。 因此 ,BGA的位置设计应远离PCB挠度大的区域和高应力区域 ,如PCB的四个角、边沿位置、连接器、装置孔、槽、切割板、漏洞和拐角。

      由于BGA的热容量较大 ,为包管PCB外貌元器件的热均匀性 ,BGA周围5min区域内不得安排任何元器件 ,以免PCB组装时因温度漫衍不均而变形。

      为了减少PCB的变形 ,提高BGA组装质量 ,需要好的PCB质料 ,特别是适用于无铅电子组装的焊接工艺 ,由于回流焊温度的升高 ,对PCB提出了更高的要求 质料。 目前广泛使用的改性FR4型基板 ,其温度值大于170℃ ,基本可以满足无铅和锡铅回流焊工艺要求。

      BGA对应的PCB焊盘设计一般比焊球直径小20% ,每个焊球对应的焊盘应该是实心铜

      PCB焊盘最大直径为BGA器件底部焊球的焊盘直径 ,最小直径应为BGA器件底部焊盘直径减去装置精度。 焊盘周围应设计阻焊层 ,阻焊层尺寸应比焊盘大0.1~0.15 mIn ,以避免焊料流失造成短路或虚焊。 焊盘旁边要设计通孔。 过孔电镀后 ,必须用介质质料或导电胶将通孔堵住 ,高度不得凌驾焊盘高度。

③BGA组装工艺  

       在BGA组装历程中 ,每一个办法、每一个工艺参数都会对BGA组装爆发影响 ,所以BGA组装的每一步都必须严格控制。 关于锡铅和无铅电子组装工艺 ,焊膏印刷和贴片工艺之间没有太大区别。 主要区别在于回流焊历程中温度曲线的设置。 焊接工艺有很大差别。 别的 ,由于BGA的封装形式差别 ,热阻也差别。 为了满足回流焊温度曲线的要求 ,在温度设置和时间上也有一定的差别。

3.1 锡膏印刷

       焊膏是合金焊粉、助焊剂体系、触变剂体系的均匀混淆物 ,具有触变性的膏体流动性。     

       散装锡膏的贮存条件一般在2~5℃下贮存3-6个月。 贮存历程中不会爆发化学变革 ,焊粉和助焊剂不会疏散 ,其黏度和黏度坚持稳定。 锡膏在印刷前必须自然升温 ,一般升温时间为4-8小时。 在锡膏升温至室温之前 ,请勿拆开容器或搅动锡膏强行加热 ,以免损坏助焊剂。 的剖析。 确保良好的印刷适性和可焊性。

       锡膏印刷量要适当。 过多容易爆发桥连等焊接缺陷 ,过少锡膏容易造成开路或虚焊等焊接缺陷。

       拾取缺陷。 锡膏EO、~U用量的控制取决于印刷模板的厚度、刮刀的压力和印刷速度。 印刷模板一般由不锈钢制成。 BGA模板的开口直径一般略小于焊盘直径 ,其厚度一般为0.12-0.15mm ,以包管适量的锡膏印刷。    

       印刷锡膏时 ,一般使用60。在不锈钢刮刀中 ,刮刀压力一般控制在35~100N ,压力太小使

       焊膏转移量缺乏 ,过多会使印刷的焊膏过薄 ,增加焊膏污染模板背面和PCB基板的可能性。

       打印速度一般为10 -25 mllfS。 如果速度太快 ,容易造成刮刀滑动而漏印。 过慢容易造成锡膏压痕边沿不平整 ,污染PCB基板外貌。 BGA焊点间距越小 ,印刷速度越慢 ,才华包管良好的印刷质量。 印刷后成型速度一般设定在0. 5~1. 0 mllfS ,焊点间距越小 ,脱模速度应越慢。 目前研究标明 ,将脱模速度设置为加速 ,即从零开始逐渐加速 ,可以制止恒速脱模时锡膏塌陷和锡膏与模板疏散不良 ,脱模效果好。

另外 ,打印时要注意控制操作情况 ,温度控制在25"C左右 ,湿度控制在RH55%左右。

      印好的PCB要在30分钟内回流焊 ,以免锡膏袒露在空气中时间过长 ,影响组装质量。

3.2 返修

       贴片的主要目的是将 BGA 上的每个焊球与 PCB 上的每个相应焊盘对齐。 由于 BGA 上的焊球位于其封装的底部 ,因此必须使用特殊设备进行瞄准。 贴片机贴片BGA的贴片精度必须抵达0.001rain左右。 BGA器件可以通过图像识别准确地安排在PCB上。 由于BGA锡球的共面性保存一定偏差 ,锡膏印刷保存一定差别 ,为包管良好的焊接质量 ,一般在BGA高度减去25-41-50.80pm ,使用延时关断 同时真空系统约400 ms ,使BGA的焊球在贴装时能与焊膏充分接触 ,制止BGA在回流焊历程中泛起某一焊路开路的现象。

3.3 回流焊     

       回流焊是BGA组装历程中一个很难控制的历程。 设置工艺参数并获得合适的温度曲线

       BGA 的良好焊接很是重要。 由于BGA的封装形式差别 ,CBGA的热阻比PBGA大 ,所以要抵达相同的温度 ,CBGA需要比PBGA更高的温度设置和更长的预热时间。 关于锡铅锡膏和无铅锡膏 ,温度设置和加热时间有明显差别。

       预热阶段:预热的主要目的是对PCB及其元器件进行均匀加热 ,同时对PCB及元器件起到烘烤作用。

       烘烤的作用是除去其中的水分 ,使焊膏中的助焊剂适量挥发。 预热阶段的升温速度不宜过快 ,以免PCB受热过快造成较大变形。 - 一般升温速度控制在3"C/s ,预热时间在60-90 s之间。     

       活化阶段:该阶段的主要目的是活化焊膏中的助焊剂 ,去除焊盘外貌和焊膏合金外貌的氧化物 ,抵达洁净的金属外貌 ,为焊膏回流做准备 历程。 同时蒸发焊膏中过多的助焊剂并对PCB进行预热 ,避免回流焊历程中温度升高过大导致PCB变形。 关于锡铅焊接 ,此阶段温度应坚持在150-180"C ,时间60-120S;关于无铅焊接 ,此阶段温度应坚持在160-200"C ,时间60-180 S ,使助焊剂充分发挥作用。 活化阶段的升温速率一般控制在0.3±0.5℃/S。

       回流焊阶段:此阶段焊点温度已升至焊膏熔点以上 ,焊膏呈熔融状态。 背部     

       流动阶段的主要目的是使熔化的焊料润湿元件的焊盘和引线 ,以抵达良好的焊接要求。 关于PBGA ,其焊球有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2和Sn96。 回流焊历程中 ,焊球不熔化 ,焊膏熔化润湿焊盘和高温焊球形成焊点。 因此 ,需要适当的时间来包管熔化的锡膏能够很好地润湿焊盘和锡球。 如果时间太短 ,可能会导致润湿不良 ,形成虚缝。 如果时间太长 ,焊料和焊盘之间可能会形成很厚的间隙。 - 层状金属间化合物Cu6sn5和Cu3Sn ,由于其脆性特性 ,容易形成裂纹 ,导致焊点失效。 特别是无铅电子组装 ,由于无铅焊料中合金元素Sn含量高 ,在高温下更容易形成较厚的金属间化合物 ,导致焊点失效。 时间控制在60。-90秒内 ,210-225"C峰值温度规模内的时间控制在10-20秒内;关于无铅焊接 ,一般要求时间控制在熔点以上 217-219C点时间在60-120s内 ,其中230~235"C峰值温度规模内的时间最好控制在20~40s内。

       冷却阶段:焊膏回流后 ,助焊剂完全消耗 ,形成熔融金属焊点。 主冷却阶段

       主要目的是在凝固焊点的同时细化晶粒 ,抑制金属间化合物的生长 ,提高焊点强度。 可是 ,由于过快的冷却速度 ,会导致PCB变形和电子元器件热裂 ,尤其是BGA等吸热量大的元器件。 如果冷却速度过快 ,容易造成内部封装损坏 ,导致BGA失效。 一般降温速度控制在1~3C/s以内。

4.结论

       BGA的组装是一个很是庞大的历程。 从BGA的封装形式、PCB的设计、锡膏的特性及其印刷工艺、SMT工艺、合适的回流焊温度曲线 ,任何工艺的任何问题都可能导致BGA组装失败。 因此 ,在BGA组装历程中 ,必须严格控制组装历程 ,以提高BGA的组装质量。


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名称:通讯?BGA组装

SMT线数:7条高速SMT贴片配套生产线

SMT日产能:2000万点以上

检测设备:X-RAY检测仪、首片检测仪、AOI自动光学检测仪、ICT检测仪、BGA返修台

贴装速度:芯片元件贴装速度(最佳状态)0.036 S/piece

可贴的最小封装:0201 ,精度可达±0.04mm

最小器件精度:可贴装PLCC、QFP、BGA、CSP等器件 ,管脚间距可达±0.04mm

IC型贴片精度:贴装超薄PCBFPC PCB板、金手指等具有较高水平?商/插装/混装TFT显示驱动板、手机主板、电池掩护电路等高难度产品

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