LGA是一种类似于BGA但底部无焊球的栅格阵列封装,采用在PCB上印刷焊膏并回流焊接的方式完成组装。这种特殊的封装形式使芯片与PCB的距离明显较小,LGA具有更优越的电气性能。此外,由于焊点高度的减小,LGA封装能有效改善弯曲、振动和跌落的可靠性。
因此,现代的便携式电子产品及军用电子产品都越来越多的选择应用这种LGA封装器件。但较BGA及其他封装元器件,LGA焊接后的支撑高度很低,清洗困难,而且由于焊剂残留问题,形成空洞和锡珠的几率会增大,空洞和锡珠的形成与焊膏成分又有着密切关系。本文中,众焱电子小编将接着上篇《基于喷印工艺的LGA焊点缺陷原因分析》的内容介绍一下LGA焊点缺陷改进。
一、LGA焊点缺陷类型
对历史数据进行统计分析,按照LGA器件发生各种缺陷的频次做排列图如下图。由图可见,占比达70%的缺陷为少锡合并锡珠缺陷,以X-Ray检测的LGA锡珠缺陷。从中可看出,很多焊盘上明显少锡,在焊盘中间还存在或大或小的锡珠。为进一步排查缺陷,对故障LGA器件进行解焊,观察LGA器件焊盘和对应PCB焊盘上焊锡润湿情况。LGA器件部分焊盘上有较多焊锡,部分焊盘则几乎没有焊料润湿,对应的PCB焊盘上也是同样的情况。由于每片板的焊膏涂覆质量均经过SPI检测,并且调取SPI检测数据,焊膏量显示正常。因此在smt贴片打样或加工中,该缺陷的直观表现为部分焊盘上的焊锡被偷走至其他焊盘上了,过多的焊锡使得整个器件浮高,从而使得其他焊盘几乎没有焊锡润湿。
LGA缺陷焊点按照缺陷类型的排列图
二、解决措施
1、 焊膏喷印量
对于喷印工艺而言,由于其焊膏体系的特性与印刷焊膏有明显不同。印刷工艺条件下,70%的焊接缺陷均由印刷不良导致,因此,焊膏喷印参数的设置也显得尤为关键。针对不同封装类型的元器件,一方面是通过可制造性设计分析,促进设计的规范化、标准化,为批量生产打好坚实的基础;第二方面,规范设计后,喷印参数即可根据标准封装同样建立参数库,解决所有产品的参数设置问题。
2、车间湿度
IPC标准中对SMT车间湿度的要求是:一般要求低于70%RH。通过上述试验验证得出:基于喷印工艺的喷印焊膏的助焊剂系统对空气湿度尤为敏感,对车间湿度的控制要求更高。采用喷印工艺时,要求车间湿度最好控制在50%RH以下。
3、其他改进措施
由于喷印焊膏助焊剂含量偏多,且焊膏喷印后堆叠的形状与印刷工艺的不同,因此,可适当减小贴装压力以较少锡珠、桥连缺陷的产生。
三、总结
通过试验验证得出,通过优化焊膏喷印量、降低车间空气湿度等措施,有效解决了基于喷印工艺的LGA器件的焊接缺陷问题。
焊膏喷印技术有其优势也有着特殊性,新技术的出现也将带来新的工艺问题,需要进行更多的探索工作。造成此次LGA器件较多缺陷的主要原因与焊膏喷印参数、喷印焊膏体系及其对环境湿度的高敏感性相关,但是贴片压力、回流焊温度曲线设置不合理也会导致其他缺陷的产生。
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