所謂收縮斷裂,是作者根據(jù)BGA焊點裂紋的特征命名的一種BGA焊接斷裂缺陷,它是焊點在半凝固狀態(tài)下被拉開而形成的。由于焊點裂縫形態(tài)類似金屬凝固收縮的特征,因此命名為收縮斷裂。
收縮斷裂的裂紋特征如圖5-16所示,它屬于焊接過程形成的裂縫型缺陷,不像機(jī)械應(yīng)力那樣脆斷,它在大多數(shù)情況下仍然”藕斷絲連“,具有導(dǎo)電性。
焊點從pcb側(cè)開始單向凝固,在BGA側(cè)還沒完全凝固時因BGA四角上翹而形成收縮裂縫。
我們知道,BGA焊點的冷卻主要靠BGA和PCB的傳導(dǎo)。由于BGA的封裝特點,BGA載板上的焊盤幾乎以同樣的速率冷卻。但PCB上的焊盤,會因每個焊盤的連線方式不同而冷卻快慢也不同。如果與BGA焊盤直接引出,其焊點會從PCB側(cè)開始先期凝固(單向凝固)。BGA焊盤連線設(shè)計如圖5-17所示。
另外,BGA的翹曲最大的地方是四個角,如果先凝固的點位于腳部,就可能因拉開而得不到熔融焊錫的補充出現(xiàn)斷裂。
因此,可以總結(jié)得出收縮斷裂的原因:一是BGA的出現(xiàn)變形;二是發(fā)生了單向凝固。
PBGA為雙層結(jié)構(gòu),因此若加熱不平衡會四交起翹。
根據(jù)眾多案列的分析,我們發(fā)現(xiàn)這些斷裂點具有以下共同點。
(1)位置:多數(shù)位于BGA角部3個焊球的范圍內(nèi)。個別案列出現(xiàn)在邊中心部位,但極少見。
典型的情況,位置固定并連有一根長的導(dǎo)線,如圖5-18和圖5-19所示。
(2)發(fā)生此類的單板具有比較明確的范圍:全部為PBGA,p=1.0mm。
PCB的厚度為1.6mm,少部分為2.0mm。薄到PCB冷卻速率比較快,容易發(fā)生單向凝固。
(3)冷卻速率大于2.0℃/s。
另外,失效批次單板生產(chǎn)所用溫度曲線也有一些共同點,即出現(xiàn)收縮斷裂的BGA,其冷卻速率大多在2.4℃/s以上,沒有發(fā)生問題的多在2℃/s一下,這也能夠解釋為什么有時會集中在幾條線上(實際上是溫度曲線的影響)。
(1)BGA布線設(shè)計應(yīng)避免角部3mmX3mm位置處的焊盤以長導(dǎo)線方式引出(封裝外伸出5mm以上)。
(2)嚴(yán)格控制再流焊接時的冷卻速率應(yīng)小于2℃/s。
(3)(強烈建議)將BGA上線干燥列為常規(guī)要求。
文章來源:靖邦
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