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正確設計BGA封裝 球柵數組封裝(BGA)正在成為一種標準的封裝形式。人們已經(jīng)看到，采用0.05至0.06英寸間距的BGA，效果顯著(zhù)。封裝發(fā)展的下一步很可能是芯片級封裝(CSP)，這種封裝外形更小，更易于加工。 BGA設計規則 凸點(diǎn)塌落技術(shù)，即回流焊時(shí)錫鉛球端點(diǎn)下沈到基板上形成焊點(diǎn)，可追溯到70年代中期。但直到現在，它才開(kāi)始快速發(fā)展。目前，Motorola、IBM、Citizen、ASAT、LSI Logic、Hestia和Amkor等公司，除了在自己的產(chǎn)品中使用這種封裝，還提供BGA商品。 BGA的另一個(gè)主要優(yōu)勢是成品率高。Motorola和Compaq等用戶(hù)聲稱(chēng)，在其包含160至225條I/O引線(xiàn)的0.05英寸間距封裝中，沒(méi)有缺陷產(chǎn)生。而其它的全自動(dòng)工廠(chǎng)中，具有相同I/O引線(xiàn)數的細間距器件的失效率為500或1000PPM。目前正在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)具有400到700條I/O引線(xiàn)的BGA封裝，日本甚至報道了1000條I/O引線(xiàn)BGA封裝的研發(fā)結果。目前，標準還沒(méi)有完全制定好，JEDEC文件僅對1mm、1.27mm和1.5mm間距作了基本規定�；w的尺寸范圍為7至50mm，共面性小于200μm。 BGA的局限性 許多用戶(hù)抱怨BGA焊點(diǎn)可視性差。很明顯，BGA的焊點(diǎn)不能藉由肉眼檢測。實(shí)際上，由于零配件引線(xiàn)數不斷增加，任何現代電子組裝制程都會(huì )出現這種情況。采用低成本的X射線(xiàn)裝置，以及良好的設計規則，可以進(jìn)行相對簡(jiǎn)單的檢測。 現在的布線(xiàn)設計(footprint)包括印制導線(xiàn)組合、通孔和0.02英寸的圓形表面焊盤(pán)。器件上焊球的大小必然會(huì )影響焊盤(pán)尺寸。最初，一些工程師在焊盤(pán)表面貼上阻焊膜，以此減小回流焊期間器件的移動(dòng)和焊膏的流動(dòng)。采用這種方法，在加熱過(guò)程中焊點(diǎn)容易開(kāi)裂，因此不可取。 如果銅焊盤(pán)與阻焊膜涂層之間為標準間隙，則應采用標準阻焊膜設計規則。需要時(shí)，這種簡(jiǎn)單的布局允許在印制板兩個(gè)表面走線(xiàn)。甚至間距為1或1.27mm的、I/O數較多的器件，焊球之間都會(huì )出現走線(xiàn)問(wèn)題。選擇間距較小，但中心“空白”(即無(wú)焊球)的器件，可克服這種問(wèn)題。中心空白的BGA外邊緣可能只有四列焊球，減少了走線(xiàn)問(wèn)題。 通孔貼裝 一些公司使用傳統的通孔，作為陶瓷BGA和更常用的塑料器件的貼裝焊盤(pán)。這時(shí)，通孔成了貼裝焊盤(pán)和穿過(guò)印制板的互連體。這對于回流焊設計是理想的，但對波峰焊產(chǎn)品卻不然。切記：波峰焊作業(yè)會(huì )引起印制板頂部BGA的二次回流。 使用通孔貼裝方法時(shí)，要確保通孔的體積與焊膏的印刷量相匹配。采用這種技術(shù)，焊膏將填滿(mǎn)通孔，并在回流焊后仍提供相同的托高(standoff)。如果不考慮這個(gè)重要因素，焊球部份將會(huì )沈入焊點(diǎn)中。對于陶瓷BGA，高溫焊球只能位于通孔的表面。當通孔尺寸減小時(shí)，問(wèn)題就沒(méi)有那么嚴重了。但是內部走線(xiàn)時(shí)，它確實(shí)會(huì )影響復雜的多層印制板的走線(xiàn)。 藉由與所選測試焊盤(pán)相連的通孔的頂部，可對印制板的底部填充物進(jìn)行測試。一些情況下，零配件制造商在BGA封裝基板的頂部設置測試點(diǎn)，以便對封裝表面直接進(jìn)行探測。如果在組裝作業(yè)中使用通孔貼裝，藉由直接探測通孔即可進(jìn)行測試。 謹防翹曲 在回流焊期間，較大的塑料封裝可能會(huì )產(chǎn)生翹曲。一些情況下，會(huì )看到覆層(over-moldingcompound)和基板產(chǎn)生了翹曲，這會(huì )導致外部連接點(diǎn)與焊盤(pán)的接觸減至最小。一些工程師指出，小片(die)和玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板均會(huì )產(chǎn)生翹曲。藉由改進(jìn)零配件的球形端點(diǎn)的布局，并限制所用小片的尺寸，可在一定程度上克服這種問(wèn)題。如果使用焊膏，而不只是助焊劑回流制程，發(fā)生這種特殊故障的可能性就會(huì )減少，這是因為焊膏對共面性的要求較低。 對于傳統的玻璃/環(huán)氧樹(shù)脂基板，使用無(wú)引線(xiàn)塑料BGA，就不會(huì )產(chǎn)生焊接故障。因為零配件基體也是由相似的環(huán)氧樹(shù)脂制成的，并且熱膨脹系數與大多數應用相匹配。在一些專(zhuān)門(mén)應用中，器件轉角處的焊點(diǎn)會(huì )出現裂縫，這可能是因為此處產(chǎn)生了應力。 對于塑料BGA器件，則可能出現“爆米花”式的裂縫。因為在回流焊期間，潮氣會(huì )在零配件內部擴張。此時(shí)，基板和覆層之間的器件邊緣就會(huì )出現裂縫。如果在返修期間出現這種現象，就會(huì )聽(tīng)到器件發(fā)出“劈、啪”的爆裂聲，因此稱(chēng)為“爆米花”。所以，必須選擇適當的防潮封裝，以減少爆裂的可能性。 |
