技术资料

BGA IC 锡焊技术

锡焊质量判定标准

关注焦点:Void

Void对可靠性影响较小,与此相反有必要改善Process的parameter。 问题原因
Flux排净时间不足
circuit board 上存有污染物
X射线影像中显示的尺寸与实际尺寸不同
通过与标准样品的对比,
测算出准确尺寸
找到并清除问题原因,
比准确测量尺寸更加经

Source of void

solder ball 本身
(空气、污染物等)
Reflow
(主要发生在Flux、ball与PCB面之间)
board design
(Via in pad- 空气扩张)

Void 发现位置

主要发生在中间到上端之间、底部等,向上排出的过程中因时间不足而形成。(温度PROFILE尤为重要)
Collapsible ball – 210度至230度
noncollapsible ball – 302度(90% Pb, 10 Sn) – 发生频率较低。

Void的影响

01
减弱机械强度
02
减弱热传导率
03
增大电阻
有报告指出,若将大尺寸void控制为普通尺寸void,可靠性将略有增加

X射线检测

Laminography方式价格高昂,可轻松掌握void位置。
transmission方式只需利用tilting功能,即可来掌握位置。

X射线检测注意事项

Voltage Blooming(Phosphor Blooming)
对策、利用Anti-blooming film
与标准样品进行对比测量

消除Void

通常情况下BGA IC的ball中几乎无Void
Reflow的time-temperature profile实现最优化
Flux量、类型、特性实现最优化

void 이미지 void outline

Void质量判定标准

ball size、pitch>变小 ; 不良数量持续增加

Void质量判定标准
Location of Void Class Ⅰ Class Ⅱ Class Ⅲ
Void in ball (dimple)%Dia. / % area 60% of dia=36% of area 45% of dia=20 1/4% of area 30% of dia=9% of area
50% of dia=25% of area 35% of dia=12 1/4% of area 20% of dia=4% of area
Voids in Ball at Interface

Solder bridge

reflow condition 以上
arrow
solder spattering
arrow
bridging solder ball超大
arrow
bridging

Opens

在BGA IC ball上冷焊
arrow
nonwetting
arrow
open
位于中央的ball尺寸小于周边,open
Ball直径与良品相比较小

Cold solder

Reflow profile 不良
arrow
Land与ball接触不稳定
arrow
机械附着力下降、电气特性劣化、诱发间歇性动作不良、热不足
arrow
Cold solder, 过热
arrow
solder splattering
arrow
bridge, solder balls

产品不良与工序改善

不良监测信息
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用于改善收率和品质、通过Visual检测进行检查
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掌握方法,以解决Process不良
定性分析
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四个Edge的Stand-off要适当, Ball的形状和尺寸应均匀
需要定量分析
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stand-off利用激光或touch-probe sensor进行分析
ball 直径
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reflow后,为了检测膨胀标准值BGA的pad面,从不同角度进行观察。
定量测量S/W并非必需步骤,但十分有用。
从定量测量值的趋势可类推流程趋势。

Insufficient/Uneven Heating

repair时,多层PCB、双面PCB的BGA背面散热板(设计不良)
引发Insufficient/Uneven Heating、misalignment

Component Defect

选用不良零部件
popcorning(水分), warpage(翘曲)