由于BGA封裝形式的特殊性，其返修需要專門的返修工具，返修難度大，成功率低。

      對于電子組裝廠商來說，提高BGA組裝質量對于提高產品質量、降低成本具有重要意義。

①BGA封裝形式

       目前的BGA封裝按基板類型主要分為PBGA（塑料封裝BGA）和CBGA（陶瓷封裝）。

     （封裝 BGA）和 TBGA（載帶封裝 BGA）。 PBGA 封裝由安裝并互連到雙面或多層 PCB 基板的芯片組成，通過過孔將頂面上的信號跡線互連到基板底部的相應焊盤。 經過芯片鍵合和引線鍵合后，組裝好的零件通過傳遞模塑或注塑成型進行成型和封裝。 是目前應用最廣泛的BGA器件，主要應用于通訊產品和消費類產品。 因其以下優點，被廣泛應用于SMT組裝： I/O端子占封裝面積比高：與環氧樹脂PCB的熱膨脹系數CTE相匹配，具有良好的熱綜合性能：

       電氣性能好； 高互連密度； SMT組裝中焊球共面度要求較低，一般為0.15~0.20mm； SMT回流工程中的自定心功能：消除窄間距焊膏印刷； 減少焊盤之間橋接的可能性。

       PBGA 器件是一種對濕度高度敏感的器件，必須在恒溫和干燥的條件下存放，以避免組件在組裝前受到影響。 一般BGA的理想儲存環境為20-25C，RH小于10%（最好有氮氣保護措施）。 因此，BGA密封的防潮封裝一旦打開，必須在規定的時間內組裝到PCB上。 PBGA芯片開箱后的使用時間由芯片的靈敏度等級決定。

      組裝過程中，BGA的封裝打開后無法在相應時間內組裝好，曝光時間超過

      為了使BGA在下次使用前具有良好的可焊性，建議對BGA進行烘烤。 烘烤溫度一般不超過125℃，相對濕度應低于60%，因為溫度過高會增加焊球與BGA接合處金屬間化合物的厚度，容易產生裂紋 在組裝過程中，導致BGA組裝失敗。 烘烤時間與BGA的濕敏程度和BGA的厚度密切相關。

      PBGA焊球元件一般有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2和Sn96.5Ag3。 0銅0。 5合金、焊球

      間距一般為1.50、1.27、1.0、0.8、0.5mIn，可根據不同的應用調整錫球的直徑。

      所需的差異在 0.75 - 0.30 mIn 之間變化。 對于間距更小的BGA，封裝密度越高，對BGA組裝的工藝要求就越高。 CBGA的互連采用Snl0Pb90高溫焊球，通過Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2、Sn96.5Ag3等低熔點焊料將焊球焊接到基板上。 0Cu0.5。 焊球陣列間距為1.27min時使用的焊球直徑為0.89min，間距為1.0mm時使用的焊球直徑為0.64rn/n。 CBGA封裝的主要優點包括（1）封裝元件可靠性高，性能優良：（2）共面性好，易焊接； (3)對水分不敏感，貯存時間長； (4) 電氣性能好： (5) 封裝密度高。 CBGA的主要缺點是與PCB的熱膨脹系數CTE不匹配，容易引起熱疲勞失效，因此熱可靠性差，封裝邊緣很難與PCB焊盤對齊 ，包裝成本高。

      TBGA是一種以銅/聚酰亞胺載帶為基材，實現芯片與焊球與PCB連接的封裝形式。

      TBGA封裝具有以下特點： (1) 與環氧樹脂電路板熱匹配良好： (2) 可通過封裝邊緣與PCB焊盤對齊； (3)對濕度和熱敏感，不同材料的多組分聚合對可靠性有不利影響。

② PCB 設計     

       由于BGA封裝的特殊性，其焊點位于BGA封裝本體下部的面陣結構中，在組裝過程中PCB的輕微變形都可能導致BGA焊球開路。 因此，BGA的位置設計應遠離PCB撓度大的區域和高應力區域，如PCB的四個角、邊緣位置、連接器、安裝孔、槽、切割板、縫隙和拐角。

      由于BGA的熱容量較大，為保證PCB表面元器件的熱均勻性，BGA周圍5min區域內不得放置任何元器件，以免PCB組裝時因溫度分布不均而變形。

      為了減少PCB的變形，提高BGA組裝質量，需要好的PCB材料，特別是適用于無鉛電子組裝的焊接工藝，由于回流焊溫度的升高，對PCB提出了更高的要求 材料。 目前廣泛使用的改性FR4型基板，其溫度值大于170℃，基本可以滿足無鉛和錫鉛回流焊工藝要求。

      BGA對應的PCB焊盤設計一般比焊球直徑小20%，每個焊球對應的焊盤應該是實心銅

      PCB焊盤最大直徑為BGA器件底部焊球的焊盤直徑，最小直徑應為BGA器件底部焊盤直徑減去安裝精度。 焊盤周圍應設計阻焊層，阻焊層尺寸應比焊盤大0.1~0.15 mIn，以防止焊料流失造成短路或虛焊。 焊盤旁邊要設計通孔。 過孔電鍍后，必須用介質材料或導電膠將通孔堵住，高度不得超過焊盤高度。

③BGA組裝工藝  

       在BGA組裝過程中，每一個步驟、每一個工藝參數都會對BGA組裝產生影響，所以BGA組裝的每一步都必須嚴格控制。 對于錫鉛和無鉛電子組裝工藝，焊膏印刷和貼片工藝之間沒有太大區別。 主要區別在于回流焊過程中溫度曲線的設置。 焊接工藝有很大差異。 此外，由于BGA的封裝形式不同，熱阻也不同。 為了滿足回流焊溫度曲線的要求，在溫度設置和時間上也有一定的差異。

3.1 錫膏印刷

       焊膏是合金焊粉、助焊劑體系、觸變劑體系的均勻混合物，具有觸變性的膏體流動性。     

       散裝錫膏的儲存條件一般在2~5℃下儲存3-6個月。 儲存過程中不會發生化學變化，焊粉和助焊劑不會分離，其黏度和黏度保持不變。 錫膏在印刷前必須自然升溫，一般升溫時間為4-8小時。 在錫膏升溫至室溫之前，請勿拆開容器或攪動錫膏強行加熱，以免損壞助焊劑。 的分析。 確保良好的印刷適性和可焊性。

       錫膏印刷量要適當。 過多容易產生橋連等焊接缺陷，過少錫膏容易造成開路或虛焊等焊接缺陷。

       拾取缺陷。 錫膏EO、~U用量的控制取決于印刷模板的厚度、刮刀的壓力和印刷速度。 印刷模板一般由不銹鋼制成。 BGA模板的開口直徑一般略小于焊盤直徑，其厚度一般為0.12-0.15mm，以保證適量的錫膏印刷。    

       印刷錫膏時，一般使用60。在不銹鋼刮刀中，刮刀壓力一般控制在35~100N，壓力太小使

       焊膏轉移量不足，過多會使印刷的焊膏過薄，增加焊膏污染模板反面和PCB基板的可能性。

       打印速度一般為10 -25 mllfS。 如果速度太快，容易造成刮刀滑動而漏印。 過慢容易造成錫膏壓痕邊緣不平整，污染PCB基板表面。 BGA焊點間距越小，印刷速度越慢，才能保證良好的印刷質量。 印刷后成型速度一般設定在0. 5~1. 0 mllfS，焊點間距越小，脫模速度應越慢。 目前研究表明，將脫模速度設置為加快，即從零開始逐漸加速，可以避免恒速脫模時錫膏塌陷和錫膏與模板分離不良，脫模效果好。

另外，打印時要注意控制操作環境，溫度控制在25"C左右，濕度控制在RH55%左右。

      印好的PCB要在30分鐘內回流焊，以免錫膏暴露在空氣中時間過長，影響組裝質量。

3.2 返修

       貼片的主要目的是將 BGA 上的每個焊球與 PCB 上的每個相應焊盤對齊。 由于 BGA 上的焊球位于其封裝的底部，因此必須使用特殊設備進行對準。 貼片機貼片BGA的貼片精度必須達到0.001rain左右。 BGA器件可以通過圖像識別準確地放置在PCB上。 由于BGA錫球的共面性存在一定偏差，錫膏印刷存在一定差異，為保證良好的焊接質量，一般在BGA高度減去25-41-50.80pm，使用延時關斷 同時真空系統約400 ms，使BGA的焊球在貼裝時能與焊膏充分接觸，避免BGA在回流焊過程中出現某一焊路開路的現象。

3.3 回流焊     

       回流焊是BGA組裝過程中一個很難控制的過程。 設置工藝參數并獲得合適的溫度曲線

       BGA 的良好焊接非常重要。 由于BGA的封裝形式不同，CBGA的熱阻比PBGA大，所以要達到相同的溫度，CBGA需要比PBGA更高的溫度設置和更長的預熱時間。 對于錫鉛錫膏和無鉛錫膏，溫度設置和加熱時間有明顯不同。

       預熱階段：預熱的主要目的是對PCB及其元器件進行均勻加熱，同時對PCB及元器件起到烘烤作用。

       烘烤的作用是除去其中的水分，使焊膏中的助焊劑適量揮發。 預熱階段的升溫速度不宜過快，以免PCB受熱過快造成較大變形。 - 一般升溫速度控制在3"C/s，預熱時間在60-90 s之間。     

       活化階段：該階段的主要目的是活化焊膏中的助焊劑，去除焊盤表面和焊膏合金表面的氧化物，達到干凈的金屬表面，為焊膏回流做準備 過程。 同時蒸發焊膏中過多的助焊劑并對PCB進行預熱，防止回流焊過程中溫度升高過大導致PCB變形。 對于錫鉛焊接，此階段溫度應保持在150-180"C，時間60-120S；對于無鉛焊接，此階段溫度應保持在160-200"C，時間60-180 S，使助焊劑充分發揮作用。 活化階段的升溫速率一般控制在0.3±0.5℃/S。

       回流焊階段：此階段焊點溫度已升至焊膏熔點以上，焊膏呈熔融狀態。 背部     

       流動階段的主要目的是使熔化的焊料潤濕元件的焊盤和引線，以達到良好的焊接要求。 對于PBGA，其焊球有Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2和Sn96。 回流焊過程中，焊球不熔化，焊膏熔化潤濕焊盤和高溫焊球形成焊點。 因此，需要適當的時間來保證熔化的錫膏能夠很好地潤濕焊盤和錫球。 如果時間太短，可能會導致潤濕不良，形成虛縫。 如果時間太長，焊料和焊盤之間可能會形成很厚的間隙。 - 層狀金屬間化合物Cu6sn5和Cu3Sn，由于其脆性特性，容易形成裂紋，導致焊點失效。 特別是無鉛電子組裝，由于無鉛焊料中合金元素Sn含量高，在高溫下更容易形成較厚的金屬間化合物，導致焊點失效。 時間控制在60。-90秒內，210-225"C峰值溫度范圍內的時間控制在10-20秒內；對于無鉛焊接，一般要求時間控制在熔點以上 217-219C點時間在60-120s內，其中230~235"C峰值溫度范圍內的時間最好控制在20~40s內。

       冷卻階段：焊膏回流后，助焊劑完全消耗，形成熔融金屬焊點。 主冷卻階段

       主要目的是在凝固焊點的同時細化晶粒，抑制金屬間化合物的生長，提高焊點強度。 但是，由于過快的冷卻速度，會導致PCB變形和電子元器件熱裂，尤其是BGA等吸熱量大的元器件。 如果冷卻速度過快，容易造成內部封裝損壞，導致BGA失效。 一般降溫速度控制在1~3C/s以內。

4.結論

       BGA的組裝是一個非常復雜的過程。 從BGA的封裝形式、PCB的設計、錫膏的特性及其印刷工藝、SMT工藝、合適的回流焊溫度曲線，任何工藝的任何問題都可能導致BGA組裝失敗。 因此，在BGA組裝過程中，必須嚴格控制組裝過程，以提高BGA的組裝質量。