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    散熱凸臺BGA芯片的焊接返修

      散熱凸臺BGA芯片是一種新形的BGA封裝形式,那么他是如何進行焊接返修的呢,由于底部散熱凸臺的支撐作用,在焊接過程中,熱凸臺BGA芯片相對于一般的PBGA不能自由的伸縮,冷卻時會產生較大的應力,位于邊緣處的焊點很容易拉裂,如下圖。

    散熱凸臺BGA芯片

      BGA的焊接與一般器件的焊接有所不同,存在兩個特殊的熱過程:兩次塌落與熱變形。

      BGA焊接時,先是焊膏熔化并塌落,然后焊球熔化并 二次塌落。許多的試驗證明,只有發生二次塌落,BGA才能實現自動校準和焊膏焊球成分的融合,這就需要合適的溫度與焊接時間。

      熱變形對BGA來說,焊接加熱時總是BGA表面先被加熱,接下來是封裝體被加熱,最后才是焊點被加熱并最終熔化, 冷卻時則相反。這樣的加熱過程必然導致升溫時BGA的頂部比底部溫度高,因而向上弓曲,冷卻時,則是頂部比底 部的溫度低,因而四角上翹,如圖2所示。散熱凸臺BGA芯片焊接熱變形

      也就是BGA進行 回流焊接時存在一個熱脹冷縮的變形過程。由于BGA器件 的I/O端是以焊球形式存在并布局在封裝體的底部,在焊接 過程中,封裝體的形變必然影響到焊點的形成過程,特別是BGA的周邊焊點。

      這兩次的變形都發生在溫度變化比較快的階段,不管上弓還是四角上翹,他們都發生在焊接過程中。對一般的 PBGA而言,焊接完成后BGA會基本恢復到焊接前的狀態,

      也就是封裝體仍然會基本平整。但對Slug-BGA而言,由于 其芯部存在散熱凸臺,冷卻時芯部不能自由收縮,焊接完 成后熱變形不能完全恢復;焊點,特別是靠近BGA四邊的 焊點就會存在一些應力。如果焊接時,BGA封裝體還沒有 完全達到熱平衡狀態就轉入冷卻階段,這時的應力就會很大,在冷卻時有可能使焊點發生斷裂。

      散熱凸臺BGA芯片焊接時容易發生兩個問題

      一、是焊接溫度不夠,達不到二次塌落的溫度。這樣焊點在凝固時焊球仍處于半固半液的“糊狀”形態,焊點 很容易發生斷裂。

      二、是焊接時間不夠,準確地說是散熱凸臺BGA芯片達到峰值溫 度后的停留時間不夠,散熱凸臺BGA芯片封裝的變形還沒有恢復, 仍處于芯部上弓的狀態。如果這時進入冷卻階段,在四角 上翹拉力和芯部散熱凸臺向下的雙重作用下,焊點很容易拉斷。即使沒有拉斷,焊點由于受到很大的應力,對長期 可靠性是不利的。

      為一個散熱凸臺BGA芯片焊接后所做的一個 切片圖,我們可以看到越靠邊緣處的焊點高度越小,越靠 散熱凸臺的焊點高度越大,在系列試驗中的最大高度差達 到焊點平均高度的三分之一。

      所以為了消除散熱凸臺BGA芯片存在的焊點斷裂現象,必須注意兩點:

      一、是焊接溫度必須足夠,達到二次塌落的最低溫度要 求;二是焊接的時間必須足夠,準確地說,就是比峰值溫度小5℃以上的回流焊接時間必須足夠。

      我們在散熱凸臺BGA芯片焊接返修時需要區分是否含鉛,有鉛和無鉛的焊接溫度曲線是不同的,必需要搞情楚才能夠保證返修良率。

      本文由崴泰科技BGA返修臺廠家http://www.hapacks.com撰寫,如需轉載請注明出處,謝謝合作!

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