BGA混裝工藝誤區-鉛相擴散不完整-深圳市福英達
BGA混裝工藝誤區-鉛相擴散不完整
BGA混裝工藝中，存在關(guan) 於(yu) 鉛相擴散不完整的誤區。隨著全球無鉛工藝的普及，大多數BGA器件已采用無鉛工藝，但由於(yu) 特殊需求部分企業(ye) 仍使用有鉛製程進行焊接。對於(yu) 不涉及BGA器件的產(chan) 品，其工藝可以完全按照有鉛工藝進行操作。隻有含有無鉛BGA的有鉛製程才屬於(yu) 真正的混裝工藝。對此，業(ye) 界存在不同的觀點。
觀點1：更換錫球派（SJ派）
此觀點認為(wei) 在無鉛BGA用於(yu) 有鉛工藝時必須更換錫球，即清除原有的無鉛錫球，替換為(wei) 有鉛錫球，並進行適當的清潔後再使用。
這種觀點的好處是可以徹底執行有鉛工藝，但也存在不利因素：
1)清除無鉛錫球並植入有鉛錫球會(hui) 造成兩(liang) 次熱衝(chong) 擊，影響器件的壽命；
2)除球過程中可能導致BGA焊盤的脫落或損壞；
3)現在BGA器件的錫球數量極多，更換錫球會(hui) 增加植球的不良率；如果是手工植球，則會(hui) 耗時耗力。更糟的是，如果某個(ge) 球的植球存在缺陷，而沒有有效的BGA器件測試工具，則會(hui) 增加焊的接困擾。
觀點2：不更換錫球派（XJ派）
XJ派觀點認為(wei) 無需更換錫球，直接使用有鉛錫膏進行焊接，稱為(wei) 混裝工藝。XJ派混裝工藝被認為(wei) 是主流，但在內(nei) 部也存在兩(liang) 種具體(ti) 的細分觀點。
一種觀點認為(wei) ，在無鉛BGA中使用有鉛錫膏焊接時，不需要擔心無鉛錫球是否熔化，可以完全按照有鉛工藝進行操作。這是因為(wei) 高鉛BGA錫球不熔化，隻有錫膏會(hui) 熔化並潤濕錫球，從(cong) 而完成焊接。這種焊接方式的可靠性同樣滿足Class 3產(chan) 品的要求。
另一種觀點認為(wei) 無鉛BGA錫球應完全熔化，但為(wei) 了降低器件本體(ti) 熱衝(chong) 擊影響，焊接溫度曲線應在無鉛工藝的下限和有鉛工藝的上限之間。IPC-7350中建議混合工藝下BGA焊點的溫度為(wei) 228°C到232°C，實際上，同一顆BGA內(nei) 部焊點和外部焊點的溫度差異都會(hui) 超過4°C。這種混合工藝的建議焊接溫度曲線即熔融時間在60~90秒內(nei) ，無鉛BGA錫球的熔化時間及所受熱能有限，會(hui) 出現所謂的混合工藝鉛相擴散不均勻的現象。
圖1. ENIG混裝工藝鉛相向錫球內(nei) 擴散
鉛相擴散均勻與(yu) 焊點可靠性
鉛相擴散不均勻的現象是指已經熔化的有鉛錫膏中的鉛元素在BGA無鉛錫球熔化後開始擴散進入錫球，鉛在底部焊錫膏內(nei) ，如圖1所示。而鉛相擴散均勻是指在完全熔化焊接完成的基礎上，給予更多的熱量和焊接時間，使金屬原子混合更均勻，鉛相擴散均勻。鉛相擴散均勻的同時會(hui) 產(chan) 生較厚的IMC層，部分IMC過度生長可能會(hui) 因基體(ti) 無力承載導致焊點失效。
圖2. 鉛相均勻的混裝工藝
那麽(me) ，鉛相擴散均勻是否代表焊點的強度和可靠性更高？還是鉛相集中在PCB一側(ce) 使焊點可靠性更好一些？從(cong) 邏輯上來說，有鉛焊點的強度大於(yu) 無鉛焊點，而鉛相擴散的不均勻並不會(hui) 降低焊點的強度和可靠性。
需要指出的是，無論是鉛相擴散均勻還是不均勻，焊點的可靠性都受到多個(ge) 因素的影響，包括焊接溫度曲線、焊接時間、焊接材料的特性等。同時，焊接工藝的控製、質量檢測和可靠性測試也是確保焊點可靠性的重要環節。
在實際生產(chan) 中，如果焊點的可靠性符合要求，沒有發現焊接缺陷或故障，那麽(me) 無需過分擔心鉛相擴散的均勻性或不均勻性。然而，如果產(chan) 品出現焊點故障或不良問題，鉛相擴散不均勻性可能成為(wei) 問題的一個(ge) 指示因素。
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