2024-12-20 部落格

BGA（球柵陣列）焊接製程：缺陷及解決方案

BGA（Ball Grid Array）焊接過程中，焊球的品質直接影響產品的性能和可靠性。BGA 焊接過程中可能出現多種缺陷，如空洞、橋接、偏移、裂紋等。這些缺陷可能源於焊接材料、設備參數、工藝設計或存儲條件等方面。通過優化材料選擇、改進工藝參數和加強質量控制，可以顯著降低焊接缺陷發生率，提升產品的可靠性與使用壽命。以下針對常見的 BGA 焊接缺陷，分析問題原因並提供解決方案。

焊球空洞（Voiding）

問題描述：焊接點內部出現空洞，可能影響焊點的機械強度和電氣性能。
解決方案：
A.優化焊膏品質：選擇低空洞率的焊膏，並在使用前充分攪拌以排除氣泡。
B.調整回流焊曲線：確保足夠的升溫和保溫時間，促進氣體完全釋放。
C.清潔焊盤和焊球：使用適當的清潔劑清除焊盤表面的污染物和氧化層。
焊球橋接（Bridging）

問題描述：兩個或多個焊球之間出現短路，導致電路故障。
解決方案：
A.控制焊膏塗布量：使用精確的鋼網厚度，避免焊膏過量。
B.檢查鋼網對位：校準印刷機，確保焊膏正確塗覆於焊盤。
C.改善焊接過程：調整回流焊溫度曲線，防止焊料過度流動。
焊球裂紋（Cracking）

問題描述：焊球表面或內部出現裂紋，可能導致焊點在使用中失效。
解決方案：
A.選擇匹配的材料：使用與 PCB 熱膨脹係數相匹配的焊料或基板材料。
B.優化冷卻速率：在回流焊後採用逐步降溫方式，減少熱應力。
C.避免外力作用：測試或裝配過程中避免對焊點施加過大的機械力。
焊球偏移（Misalignment）

問題描述：焊球與焊盤未對準，可能導致接觸不良或短路。
解決方案：
A.檢查對位設備：使用高精度貼片機，確保焊球與焊盤的準確對位。
B.優化焊料流動性：選擇具備良好表面張力的焊膏，促進焊料自動校正。
C.改善回流焊流程：調整焊接溫度和時間，確保焊料完全熔融並對準焊盤。
焊球氧化（Oxidation）

問題描述：焊球表面形成氧化層，影響焊料的潤濕性和導電性能。
解決方案：
A.改善存儲條件：將 BGA 封裝存放於乾燥箱或防潮袋中，避免氧化。
B.使用適合的助焊劑：選擇具備強去氧化能力的助焊劑，提升焊料潤濕性。
C.調整回流焊氣氛：使用氮氣環境，減少氧化物的形成。
焊點應力失效（Stress Failure）

問題描述：焊點在外力或熱應力作用下失效，可能導致電氣接觸不良。
解決方案：
A.設計應力釋放結構：在 PCB 設計中加入適當的應力釋放孔或結構。
B.選擇高可靠性焊料：使用抗熱疲勞性能更強的焊料。
C.優化測試條件：減少測試過程中的高溫和機械應力。
空焊（Open Joint）

問題描述：焊球未與焊盤形成連接，導致開路。
解決方案：
A.調整回流焊曲線：提高峰值溫度或延長焊接時間，確保焊料完全熔融。
B.清潔焊盤：使用清潔劑清除焊盤表面的污染物或氧化層。
C.檢查焊膏塗布質量：確保焊膏均勻覆蓋焊盤，避免因焊膏不足導致空焊。
焊點疲勞（Solder Fatigue）

問題描述：長期使用後焊點出現裂紋或損壞，影響接觸可靠性。
解決方案：
A.選用高可靠性焊料：使用添加銀、銅等元素的焊料，增強抗疲勞性能。
B.優化焊點設計：減少焊點的應力集中區域。
C.控制工作條件：降低焊點承受的熱循環和機械負荷。