基于《BGA焊接失效的可制造性因素分析(上)》中的分析,将对策方向暂定于减少贴装后器件本体与PCB的间距。通过和设计工程师的沟通,确认PCB上表面白色丝印线并无实际用途。选取前期器件互换后仍存在特性问题的3个不良品,拆除U1,用裁纸刀小心刮除白色丝印线,进行整平和清洗;U1重新植球后,使用BGA返修台焊接,经测试,3个产品均合格。
为验证对策的有效性,联系PCB生产厂商制作了500个不带白色丝印线的基板投入生产,未再发生U1特性不良案例,问题得以解决。
总结
本案例不良情况类似于较为常见的HOP(Head-of-Pillow),即“枕头效应”。
一般HOP发生原因是PCB或元器件本体在高温环境下的产生板翘变形,使BGA锡球和锡膏分开了,然后各自的表面层被氧化,当再接触时,就形成枕头形狀的焊接,而不是完整的良好焊接了。在功能性测试或是板内测试的时候,或许外界的压力能使具有枕头现象的不良焊接BGA能够通过测试,但是最终产品在使用的早期,一般很快就会被发现有功能问题的。
而本案例HOP的引发却是设计层面的原因,由于设计人员对产品制造工艺的不熟悉,忽视了器件本体的形状,又盲目地在PCB对应位置添加了无效的阻焊丝印线,二者叠加,造成再流焊接过程中器件整体歪斜,一定概率地影响了焊接质量。在取消了丝印线设计后,器件底部和PCB间距缩短为0.2mm,小于最终焊点的高度,再流焊接过程中,器件本体能够在自身重力和熔融焊料的表面张力作用下,平衡塌陷,形成合格焊点,从而消除了HOP存在的条件。
在竞争日趋激烈的电子制造行业,可制造性设计逐渐成为提高产量和利润的一个关键性因素。随着电子封装的微型化和组装的高密度化,要求产品设计人员考虑的不只是功能实现这一首要目标,更要兼顾生产制造方面的问题。一方面必须选择有丰富生产经验的人员参与设计,对设计成果进行可制造方面的测试和评估,辅助设计人员工作;另一方面,设计人员以及DFM工程师要到生产第一线了解生产工艺流程及生产设备,掌握生产中容易出现的问题,以便更好、更系统地改善自己的设计。