如何解決BGA錫球的HIP（Head-In-Pillow）虛焊問題
BGA封裝IC在焊接過程容易發(fā)生HIP缺點(diǎn)已經(jīng)是個不爭的事實(shí)，而且尺寸越大越容易發(fā)生，這（Head-In-Pillow，枕頭效應(yīng)）的雙球虛焊真的是個相當(dāng)討人厭的問題，因?yàn)椴徽撌鞘褂肵-Ray、電測（FVT或ICT），甚至把產(chǎn)品送去燒機(jī)（B/I）都不一定可以100%的偵測出有HIP的問題來。所以產(chǎn)品賣出去后，偶爾就會有BGA焊接的不良品反饋回來。
那到底有沒有辦法可以解決或降低BGA錫球焊接時的HIP（Head-In-Pillow）虛焊問題呢？
答案不能說沒有，但也不敢說可以100%解決HIP的問題，因?yàn)镠IP的問題牽涉到IC載板、組裝電路板、回焊爐溫、產(chǎn)品設(shè)計(jì)…等等相關(guān)問題，很難說可以一次全部解決，下面工作熊試著提供一些方法給大家參考：
減緩Reflow升溫的速度，以降低板材變形量
不論是IC載板或是組裝的電路板（PCB），當(dāng)電路板上出現(xiàn)溫度上升分布不均時將引起局部應(yīng)力分配不均，是影響IC載板與電路板變形的兇手之一，想徹底解決這個問題可能得從熱力學(xué)的角度下去研究，比如說板材玻璃纖維（Glass fiber）的方向是否可以增強(qiáng)變形抵抗能力，或是銅箔分配所造成的熱效應(yīng)等。
但溫度分布不均的最大問題無非是升溫速度太快，以致造成局部區(qū)域溫度無法跟著環(huán)境溫度上升，比如說大面積的銅箔處（容易吸熱），還有大零件的地方，比如說智能卡讀卡槽（Smart Card Reader）以及屏蔽罩（Shielding Can）的下方溫度都不易上升，所以試著降低Reflow升溫的速度（調(diào)低鏈條速度，或降低某些升溫區(qū)的溫度），都可以幫助板子的溫度達(dá)到均勻化，但要小心不要讓板子與零件所吸收的熱能太過飽和，否則可能造成其他問題（脆化或起泡），建議要執(zhí)行實(shí)驗(yàn)計(jì)劃以得到最佳的溫度曲線（temperature profile）。
另外，可以考慮采用「熱阻焊墊或限熱焊盤」設(shè)計(jì)以提升電路板升溫的整體均勻性。
BGA IC預(yù)先烘烤
IC封裝零件如果吸濕，在流經(jīng)回焊爐（Reflow）時除了容易發(fā)生分層（delamination）的問題外，IC變型翹曲也是一大隱患，預(yù)先烘烤（105°C）可以逼出水氣，降低過reflow時的變形量。增加電路板上BGA焊點(diǎn)的焊錫量
既然IC載板及電路板的板彎板翹會造成錫球與錫膏不接觸，那么只要增加錫膏量（solder paste）應(yīng)該就可以縮短錫膏與錫球的接觸距離并增加接觸面積，達(dá)到提高良率的目的。只是如何增加錫膏量是個值得探討的問題的課題，而且BGA焊墊處的錫膏印刷量是沒有辦法能無限增加的，因?yàn)橛《嗔丝墒菚斐啥搪返，個人覺得并非所有的錫球焊點(diǎn)都要增加錫膏量，所以比較好的方法是只在變形量較大的地方增加就可以了。
下面是一個選擇性的錫膏量增加的方法，根據(jù)統(tǒng)計(jì)有99%的HIP都只發(fā)生在BGA四周最外面一排的錫球上而已，所以我們只要把BGA最外圈的錫球焊墊增加錫量就可以了，我們的作法是把鋼板開口開成方型的內(nèi)切圓，其他的錫球還是維持圓型的開孔。
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下面是一個選擇性的錫膏量增加的方法，根據(jù)統(tǒng)計(jì)有99%的HIP都只發(fā)生在BGA四周最外面一排的錫球上而已，所以我們只要把BGA最外圈的錫球焊墊增加錫量就可以了，我們的作法是把鋼板開口開成方型的內(nèi)切圓，其他的錫球還是維持圓型的開孔。
使用過爐載具（Carrier/template）
有些電路板可能因?yàn)樵O(shè)計(jì)限制，所以必須使用比較薄的板子，比如說1.2mm、1.0mm、0.8mm，請記住越薄的板子過回焊爐的變形量會越大，另外還有其他的原因可能造成板子變形：板子的尺寸越大也越容易造成變形。
板子上面有較重零組件時。
二次回焊的板子。
如果前面的方法都已經(jīng)試過了，這時候使用過爐載具（carrier）或許已經(jīng)是最后的手段，過爐載具利用定位柱及孔來支撐住電路板的板型尺寸，可以有效防止變形。雖然使用過爐載具可能所費(fèi)不梓，還耗費(fèi)人工，但如果跟HIP的缺點(diǎn)所造成的損失相比可能就微不足道了。
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采用高Tg的板材
Tg是玻璃轉(zhuǎn)換溫度，也就是材料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)的溫度，Tg值越低的材料，表示其板子進(jìn)入回焊爐后開始變軟的速度越快，而且變成柔軟橡膠態(tài)的時間也會變長，板子的變形量當(dāng)然就會越嚴(yán)重。采用較高Tg的板材就可以增加其承受應(yīng)力變形的能力，但是相對地材料的價(jià)錢也比較高。
WBGA的IC封裝似乎較容易變形
上圖顯示這種WBGA的IC封裝因?yàn)槠湎忍旖Y(jié)構(gòu)的關(guān)系，似乎比較容易發(fā)生翹曲的變形問題，這個必須請IC廠商嚴(yán)格控管其IC的變形量。
編輯：admin 最后修改時間：2023-03-23
