【干货】一步步教你提升SMT-BGA焊接工艺质量（2021精华版），你值得拥有！

一、BGA通用焊接注意要点

环境：
1. 温湿度：24 /-3 度 30-60％；
锡膏：
1. 回温必需达到要求：室温回温 8 小时（无铅） 5 小时（有铅）以上；
2. 使用期限：钢板上 8 小时，开瓶后 12 小时；
锡膏印刷条件：
1. 速度：20-25mm/sec；
2. 具有干擦 湿擦 真空擦功能，擦拭频率：2pnl/次， 2 小时手动擦拭一次；
3. 脱模干净，锡膏厚度在范围内；
贴片要求：
1. 如元件为盘装使用前必需烘烤，条件 125 度 4 小时（或按元器件要求）；
2. 做好贴片前的程式调教动作，确保座标准确；
Reflow：
1. 按锡膏厂商的推荐 profile ，严格控制各区温度及升温降温斜率；
2. PWA 出 Reflow 前必需保证温度在 150 度以下， PEAK 温度 245 度（无铅）， 225度（有铅）；
3. 必需保证充分的冷却方可以从轨道上拿下；AOI：
1. 100％ AIO 检测，严格控制误判率；
X-RAY:
1. 100％ X-RAY 检测,并做好标记;
2. 严格按照 IPC 7095 的规范控制 BGA 的气泡，
1.锡球-------大小
2 炉溫-------不符合
3.锡膏-------Cpk 值
还有ＢＧＡ 上的ＰＡＤ阻焊层设计是否合理.

二、BGA失效

问：BGA 不良一下窜到 2％，拆下不良 BGA 后发现不良品上都有几个或十多点未上锡（都分布在四个角位，也有可能是拆 BGA 时焊盘最表面脱掉了，但表面还算光亮），手工 320度加锡也很难加上锡， PCB 送香港生产力促进局分析金相、切片都未发现异常，而我们的制程、锡膏、炉温设置都未变更；我们怀疑是 PCB 表面不洁或 BGA 焊盘最表面附着力不够，请支支招。

出现这种问题可能要从整个制程上考虑，使用排除法，将没有环节一一检查；
比如是否是这一批出现这种情况， PCB 板批次是否跟以前有区别，还有这段时间南方天气比较潮湿， PCB 板投入前是否进行烤板预处理等。
还有你寄出做分析的板可能要有两块：一、良品 二、不良品；两种板的 BGA 都切四周看看到底问题出在哪里。
问：PCB 与 BGA 都有烘烤， profile 也与以前一致， PCB 是今年第 8 周出厂的，第 10 周的
不良没这么高，若怀疑 PCB 氧化，有什么最简单的方法可判别？
答：我觉得你的 PROFILE 可能做得不好,既然你以前没有出现怎么高的不良,这或许和你的
炉子有问题!检查一下各个温区是否有异常!
为了分析该问题可以从下面几个方面考虑
1 对 PCB 焊盘进行可焊性测试 确定其焊接性
2 对失效样品进行金相切片，采用 SEM&EDX分析断裂的具体部位。
3 对焊盘表面进行 SEM&EDX分析，确定是否有污染或者镀层不均匀
4 更改温度曲线，采用三角形温度曲线（避免在温度浸泡过程中的助焊剂过渡使用）或使用活性更高的助焊剂
5 对焊接后产品进行金相切片分析，测定其 IMC 厚度和成分，看是否满足要求

三、没有 x-ray 怎样检查 BGA 焊接质量
BGA（很小），用热风枪来焊接，不知道该怎样检查？
1. 找一个有 X-RAY的厂里面去检查。
2. 用万用表测外围接口是否短路（在已焊 BGA，而其他电阻电容等没焊前）。基本能搞定所有的 BGA 问题，好的和坏的比较下就有经验了。
3. 确保焊接工艺,方法正确
4. 经验也有重要的时候。
5. 既然没有 X-Ray， 建议在锡膏印刷后加强该 BGA 的目视检查。锡膏印刷 OK， 回流温度正常（建议尽量接近最高温度的上限）， BGA 的焊接是 99.99%不会出问题的， X-Ray无非也是检测 BGA 的焊接情况而已。
其实你真的有 X-Ray，你也没有计划 100%全检吧？
如果有坏板，怀疑是 BGA 的问题，就毫不犹豫的拆下来更换好了。还要 X-Ray 干吗？反正拆错了也可以将拆下的 BGA 焊回去的。
6. 生产蓝牙耳机上面有贴装 0.29MM 的 BGA，因为没有 X-RAY，都是直接测试，不过的可以用显微镜看到 BGA 四周的焊点的焊接情况的。

四、BGA 回流区炉温过高有什么不良

1.那要看高到什么程度，有没有超过元件的耐温值。太高可能损坏 BGA，也有可能温度没达到损坏 BGA 的程度，但是使 PCB 变形，导致 BGA 焊接不良。
温度出现过高主要注意：
1、是否超出 BGA 元件的耐热温度，如果超出 BGA 耐热温度， BGA 就可能出现失效。
2、是否超出锡膏的推荐的温度曲线，如果超出 BGA 的焊接就会出问题。
3、是否超出基板的耐热温度要求，如果超出就可能出现基板变形、起泡等不良现象。
4、一般 BGA 焊点温度不会比 chip 件的温度高，如果 BGA 焊点温度超标，要注意其它元件的温度情况。

五、BGA 过炉最高温度如何设定？

答：一般来讲,BGA 最大受热在 250 度以内,如果有铅回流焊,及焊膏,设定温度都不会超过250,工艺窗口极大,不存在对 BGA 的影响.如果使用无铅设备,由于工艺窗口的原因,要求工艺精度较高,实际温度一般不要超过 235 度,完全满足元器件的需求.问：如果过炉的 PCB 流量大的话是不是需要炉温高五度左右呢？我遇到过就是如果量大不间断地过炉效果总是不太好？

答：如果温度过高， Sn 和 Cu 形成合金的速度大大加快，可能形成机械性能不好的 Cu3Sn合金，影响可靠性，另外，温度过高导致 Cu 扩散到 Sn 中的速度加快，在 Cu 和 CuSn 合金界面易形成小的空洞，在一定的应力条件（震动和温度循环），空洞会扩展，影响产品的使用寿命。例：无铅焊点在老化后，在跌落试验中较容易断裂。

六、0.5mm pitch 的 BGA 的钢板如何设计 ?

1. CSP 0.5Pitch 0.3Dia 100Point：0.1mm Stencil，开圆形孔 Dia 0.25mm
2. 0.5mm pitch 的 BGA：开 0.275mm 的方形孔.
3. 0.12mm 厚度，开 0.3mm 方孔倒圆角，用抛光工艺，检查抛光质量，最好用电铸模板。
4. 0.5mm pitch bga, 焊盘直径 0.25mm：4.1 钢网厚度为 0.12mm 时， 印刷过程中会有个别点出现脱模不好的现象，表现为锡量不足，面积覆盖率有的点不足 50%。
4.2 钢网厚度为 0.10mm 时，印刷后检查锡膏成型良好，面积覆盖率均可以达到 90%以上，焊后经 X-RAY焊点大小均匀。
以上两种开孔直径均为 0.25mm，圆形。特别提醒的是，钢网用的是激光切割 电抛光，电抛光质量的好坏，直接影响脱模效果，尤其是钢网厚度为 0.12mm 时。我用的锡膏是 ALPHA OM5000，不错。
我現在用的激光切割 电抛光，圓形開孔直径为 0.28,厚度 0.13mm,效果很差;
改圓形為方形稍微好點,改方形?際上是加大了開口面積.
試圓形直径为 0.3mm,厚度 0.12mm,这可能出现拉尖现象。一定要注意模板的电抛光质量，不一样的供应商电抛光的质量有很大的差别哦！如果抛光质量上好应该问题不大。
我们采用钢板 T:0.1mm 激光加电抛光,BGA 球径 0.3mm 钢板开孔 0.26mm
BGA 球径 0.25mm 钢板开孔 0.3mm

七、BGA 球径越小钢板开孔反而越大？
1.考虑到 BGA 之可靠性,在不短路前提下,保证锡量充足.
我们用 BGA 球径不同,开孔均为 0.3mm,则大球径之 BGA 短路.
试验测试 0.27-0.26mm.结果定位 0.26mm
另需考虑置件稳定性,相机之精度 1mil 才可满足影像要求
我公司用 0.11mm 的 0.3 的圆孔,激光加电抛光!需 underfill!

八、不良的 PCB 返修要烘烤吗？
1.都要，温度大概 100C，时间 24 小时
2.烘烤的目的相信是针对 PCB 的潮气。使用 BGA 的 PCB 一般为纤维板材类的，吸潮情况并不严重。
3.没有烘烤就拆换 BGA 的 PCB 没出过什么问题。
4.烘烤其实也是为了防止 PCB 变形。特别是尺寸较大而且薄的 PCB。

九、BGA 拆下后还能使用吗？
答：把拆来的 BGA 上的锡刮干净，然后用 Mini Stencil 上锡膏和锡球。
下一步是回流让锡球固定在焊盘上。如果数量少， rework 人员技术好的话可以用 Hotair 吹。
另一个办法是用生产用的回流炉， 把植好锡球的 BGA 放在托盘上过炉。问：那 Mini Stencil
怎么开啊 我的 BGA 是 0.4pitch 的 我们开的锡膏下不来啊
答：可以不用印焊膏，有一种专用的焊剂，膏状的，薄薄的涂一层，然后手工或者用漏板把
球摆好，后面的方法和 sunzg1972 说的一样啦
答：对于 CPU 脚座的话需买个 BGA 返修工具。
答：找钢板厂家制作一个相对应的你的 BGA 的植球治具就好了
1、找钢板厂家制作一个相对应的你的 BGA 的植球治具
2、购买同一直径的 BGA 球及专用焊剂（膏状）
3、放好后直接过一次回流就好了

十、BGA 的 虚焊怎么检验？
BGA 的虚焊，在不用 3D 的 X-RAY 检验的前提下，还有什么好的办法可以检验出来？
或是说在 2D 的 X-RAY下怎么样的就可以判定其是虚焊？
1.颜色会不一样。
2.这里就主要是温度曲线的控制了， 我在清华-伟创力实验室看到他们如何用 SMT 温度测试仪来测试 BGA 焊接时候的温度曲线，确保焊接质量，温度曲线好。

BGA 主要是控制炉温，如果炉温 OK 了，一般就不会虚焊的；可以在 X 光下检查出来啊！
答：如果是 2D 的 X－ Ray，一般通过对比：找到确认几块虚焊的，看与正常的色差一般情况下，一块 BGA 焊点不会都虚焊的，虚焊则颜色深浅会不同
答：焊接的状态可以通过锡球的颜色,和锡球的大小,来判定
答：进行破坏性实验，在焊接的BGA 灌有色物质，等其干掉以后然后取下BGA，那些在焊接点有颜色的就有可能是空焊了。这只对
答：用万用表来检查线路,当然这不是批量性的做法,不过可以做一片用来检测炉温是否 OK
答：虚焊的颜色有色差，还有焊盘上面有杂质 BGA 就容易有虚焊

十一、BGA 中的氣泡
BGA 中的氣泡主要还是靠调节温度曲线来实现,是嗎?那我該加長預熱區嗎?還是別的方法
答：产生气泡的原因比较多，
我先举一个：锡膏的含氧量过多。如果是这种情况，就得 k 锡膏厂商了
答：不是加预热区,是延长保温区,不过这不一定是主要原因,PCB 受潮,焊盘氧化或有有机物,元件氧化,锡膏不良等都有可能,最好做一个 DOE,一项一项的排除.
答：要解決 BGA 空洞的問題,首先要了解造成空洞的原因,

大多与锡膏本身脱不了关系,
1.搅拌及装填方式﹝均匀度﹞
2.溶剂的种类及含量﹝气体挥发﹞
3.使用者搅拌方式及时间﹝脱泡效果﹞

精华，去糟粕，重基础，促创新