CBGA组装工艺和焊接方法

时间：2017-01-19

作者：深圳市通天电子有限公司

BGA器件特点简介

1.1-BGA的主要优点：

a）没有器件引脚弯曲的问题，共面性较好。

b）引出端节距大，减少了由于焊膏印刷而引起的焊接短路问题。

c）焊球的表面张力可以使器件在回流焊过程中自动校正。

d）良好的电性能和热性能。

e）互连密度较高。

1.2-BGA的主要缺点：

a）需要X射线设备进行检测，检测成本较高。

b）返修较困难，返修后的器件一般不再使用。

根据封装体材料的不同，BGA器件主要分为以下几种：PBGA（Plastic BGA，塑料封装BGA）PBGA是较普通的一种BGA的封装形式，基板用普通的PCB材料制作，芯片一般用Bonding方式焊接在基板上表面，然后用塑料模注成形。基板下表面用63/37的低熔点共晶焊料制作焊料球。CBGA（Ceramic BGA，陶瓷封装BGA）CBGA较早源于IBM公司的C4倒装芯片工艺，它采用双焊料结构，芯片通过63/37低熔点共晶焊料焊接在多层陶瓷基板的上表面，然后进行封装以提高其可靠性并提供机械保护。在多层陶瓷的下表面用90/10高温焊料制作焊球。

CBGA的优点：封装器件的可靠性高；对湿气不敏感；封装密度高（焊球为全阵列分布）；

CBGA的缺点：和环氧树脂电路板的热膨胀系数不同、热匹配性差；通过封装体边缘对准比较困难；封装成本相对较高。

CBGA器件组装工艺研究

为解决BGA封装器件的电装问题，通过对CBGA器件进行焊接，对焊点质量和可靠性进行分析和评价，确认器件装联工艺的可行性和适用性，摸索可靠的工艺方法，使其应用于航空电子产品的生产中。

结合我所电子产品实际应用情况对CBGA的整个焊接工艺过程进行研究。

课题选用的器件型号为：PC107桥片。器件引脚数量多、组装密度高，又是静电敏感器件，焊接过程中由于引脚为90Pb10Sn的材料，熔点为268℃—302℃，而焊接过程器件承受的温度仅为220℃，这些同一般球栅阵列（BGA）的焊接过程不同，因此BGA器件的焊接工艺及检验方法在CBGA器件焊接中不能完全适用。

BGA器件焊接方法

用于表面安装的再流焊接按照加热方法不同分为三大类，即红外热风再流焊、汽相再流焊和激光再流焊。

激光再流焊一般只适用于焊点外露于表面的焊接；而CBGA器件引脚全部在器件本体的底部，所以从CBGA器件焊接的原理上可以采用红外热风再流焊接和汽相再流焊接两种焊接方式。

红外热风再流焊的应用较广，工艺曲线已成熟，焊点光亮，但因为器件本体的遮挡，无法完全均匀一致的对底部引脚进行加热。

汽相再流焊利用加热高沸点液体作为转换介质，利用它沸腾后产生的饱和蒸汽来加热工件，达到焊接所需温度。汽相再流焊的高温饱和蒸汽可使组件均匀加热，尤其对于大型的BGA、CCGA等焊点在底部的复杂封装器件焊接十分有利。另外因为焊接过程中，组件处于高温汽相蒸汽中，隔绝了氧气，有利于形成高质量焊点。

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