BGA助焊膏

助焊劑，顧名思義，就是協(xié)助焊接，電子零件往線路板上焊接時(shí)，由于要求考慮產(chǎn)品焊盤部分會(huì)氧化和精密貼合，所選用的一種能夠更好地焊接的一種物質(zhì)。

隨著SMT技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及貼片產(chǎn)品的普遍應(yīng)用，助焊劑越來(lái)越成為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分，歸納起來(lái)，助焊劑主要有以下幾個(gè)作用:

輔助熱傳導(dǎo)

去除氧化物

降低被焊接材質(zhì)表面張力

去除被焊接材質(zhì)表面油污

增大焊接面積

防止再氧化

在這幾個(gè)方面中比較關(guān)鍵的作用有兩個(gè)就是:"去除氧化物"與"降低被焊接材質(zhì)表面張力"。

去氧化物--焊接的過(guò)程就是釬焊接頭或焊點(diǎn)成型的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程也是合金結(jié)構(gòu)發(fā)生變化及合金重組的過(guò)程。焊料合金本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)基本都是穩(wěn)定的，那么，它與其他金屬或其他合金在極短的時(shí)間內(nèi)重新熔合，并形成新的合金結(jié)構(gòu)就不是那么容易的事情，目前，傳統(tǒng)的焊料合金為Sn63/Pb37，它與其他很多金屬或合金都能夠重新熔合并形成新的合金，如銅、鋁、鎳、鋅、銀、金等，特別是金屬銅極易與錫鉛合金焊料熔合，但是當(dāng)這些金屬被空氣或其他物質(zhì)所氧化或反應(yīng)時(shí)，在這些金屬物的表面會(huì)形成一個(gè)氧化層，雖然錫鉛焊料與這些金屬本身較易形成合金結(jié)構(gòu)，但與這些物質(zhì)的氧化物或化合物形成新的焊點(diǎn)接頭，重新熔合的機(jī)會(huì)就非常低。幾乎所有的焊接材料設(shè)計(jì)者在論證焊料的可焊性時(shí)，都是將焊接材質(zhì)及工藝環(huán)境設(shè)定在理想狀態(tài)，而所有的理想狀態(tài)在實(shí)際工藝過(guò)程中幾乎是不存在的，就線路板、元器件、或其他被焊接材質(zhì)的制造與儲(chǔ)存、運(yùn)送、再生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)而言，各種焊接材質(zhì)表面被氧化的可能性都是100%存在的。

因此，焊接前對(duì)被焊接材質(zhì)表面氧化層的處理就顯得格外關(guān)鍵，而助焊劑"去除氧化物"的過(guò)程，其實(shí)就是一個(gè)氧化還原的過(guò)程，助焊劑中的活性劑通常是各種有機(jī)酸或有機(jī)酸鹽類物質(zhì)，至少有一、兩種酸或酸鹽，通常由多種酸及酸鹽復(fù)配來(lái)用。在氧化還原反應(yīng)的過(guò)程中，反應(yīng)進(jìn)行的"速度"及反應(yīng)"能力"是人們比較關(guān)注的問(wèn)題，這兩個(gè)是內(nèi)在的問(wèn)題，其外部表現(xiàn)就是通常人們所講的"焊接速度"與"焊接能力"，在材質(zhì)、工藝等情況既定的情況下，對(duì)不同活性助焊劑的選擇就顯得很重要:活性較弱或活性太弱的焊劑焊接速度或焊接能力相對(duì)較差，活性較強(qiáng)的助焊劑去除氧化膜的能力較強(qiáng)、上錫速度較快，但如果焊劑中活性劑太多、太強(qiáng)或整體結(jié)構(gòu)配伍不好時(shí)，很可能會(huì)導(dǎo)致焊后有活性物質(zhì)殘留，這時(shí)就存在焊后繼續(xù)腐蝕的可能性，對(duì)產(chǎn)品的安全性能造成了相當(dāng)隱患。

降低被焊接材質(zhì)表面張力--

在焊接過(guò)程中，焊料基本處于液體狀態(tài)，而元件管腳或焊盤則為固體狀態(tài)，當(dāng)兩種物質(zhì)接觸時(shí)，因液態(tài)物質(zhì)表面張力的作用，會(huì)直接造成兩種物質(zhì)接觸界面的減小，我們對(duì)這種現(xiàn)象的表面概括是"錫液流動(dòng)性差"或"擴(kuò)展率小"，這種現(xiàn)象的存在影響合金形成的面積、體積或形狀。這時(shí)需要的是助焊劑中"表面活性劑"的作用，"表面活性劑"通常指在極低的濃度下，就能夠顯著降低其他物質(zhì)表面張力的一種物質(zhì)，它的分子兩端有兩個(gè)集團(tuán)結(jié)構(gòu)，一端親水憎油另一端親油憎水，通過(guò)其外部表現(xiàn)可以看到，它由溶劑可溶性和溶劑不溶性兩部分組成，這兩個(gè)部分正處于分子的兩端，形成一種并不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，它只所以能夠顯著降低表面張力的作用正是由這種特殊結(jié)構(gòu)所決定的。

助焊劑中表面活性劑的添加量很小，但作用卻很關(guān)鍵，降低"被焊接材質(zhì)表面張力"，所表現(xiàn)出來(lái)的就是一種強(qiáng)效的潤(rùn)濕作用，它能夠確保錫液在被焊接物表面順利擴(kuò)展、流動(dòng)、浸潤(rùn)等。通常焊點(diǎn)成球、假焊、拉尖等類似不良狀況均與表面活性不夠有一定關(guān)系，而這種原因不一定是焊劑"表面活性劑"添加量太少，也有可能是在生產(chǎn)工藝過(guò)程中造成了其成分解、失效等，從而大大減弱表面活性作用。

乳白色或微黃色/金黃色膏體.比重界乎于0.85-1.0.為成型劑/有機(jī)酸/合成酸/酸抑制劑/穩(wěn)定劑/增稠劑/觸變劑/表面活性劑/樹脂/高沸點(diǎn)溶劑的混合體.

通常為弱酸性,以錫膏瓶(0.15L)裝,裝至四分之三左右為一百克!具有一定粘度/高阻抗/要求免洗!

分有鉛和無(wú)鉛用助焊膏

廣泛應(yīng)用于BGA芯片封裝.

按封裝材料的不同，BGA元器件主要有以下幾種:

PBGA(plastic BGA,塑料封裝的BGA);CBGA(ceramic BGA，陶瓷封裝的BGA);CCBGA(ceramic column BGA，陶瓷柱狀封裝的BGA);TBGA(tape BGA,載帶狀封裝的BGA);CSP(ship scale package或μBGA)

PBGA(Plastic Ball Grid Array),它采用BT 樹脂/玻璃層壓板作為基板，以塑膠(環(huán)氧模塑混合物)作為密封材料，焊球可分為有鉛焊料(63Sn37Pb、62Sn36Pb2Ag)和無(wú)鉛焊料(Sn96.5Ag3Cu0.5)，焊球和封裝體的連接不需要另外使用焊料。

有一些PBGA 封裝為腔體結(jié)構(gòu)，分為腔體朝上和腔體朝下兩種。這種帶腔體的PBGA是為了增強(qiáng)其散熱性能，稱之為熱增強(qiáng)型BGA，簡(jiǎn)稱EBGA，有的也稱之為CPBGA(腔體塑料焊球數(shù)組).

PBGA 封裝的優(yōu)點(diǎn):

1、與 PCB 板的熱匹配性好。PBGA 結(jié)構(gòu)中的BT 樹脂/玻璃層壓板的熱膨脹系數(shù)(CTE)約為14ppm/℃，PCB 板的約為17ppm/cC，兩種材料的CTE 比較接近，因而熱匹配性好;

2、在回流焊過(guò)程中可利用焊球的自對(duì)準(zhǔn)作用，即熔融焊球的表面張力來(lái)達(dá)到焊球與焊盤的對(duì)準(zhǔn)要求;

3、成本低;

4、電性能良好。

PBGA 封裝的缺點(diǎn):

對(duì)濕氣敏感，不適用于有氣密性要求和可靠性要求高的器件的封裝。

CBGA(Ceramic Ball Grid Array)在BGA 封裝系列中的歷史最長(zhǎng)。它的基板是多層陶瓷，金屬蓋板用密封焊料焊接在基板上，用以保護(hù)芯片、引線及焊盤。焊球材料為高溫共晶焊料10Sn90Pb，焊球和封裝體的連接需使用低溫共晶焊料63Sn37Pb。

CBGA 封裝的優(yōu)點(diǎn)如下:

1、氣密性好，抗?jié)駳庑阅芨撸蚨庋b組件的長(zhǎng)期可靠性高;

2、與 PBGA 器件相比，電絕緣特性更好;

3、與 PBGA 器件相比，封裝密度更高;

4、散熱性能優(yōu)于 PBGA 結(jié)構(gòu)。

CBGA 封裝的缺點(diǎn)如下:

1、由于陶瓷基板和 PCB 板的熱膨脹系數(shù)(CTE)相差較大，因此熱匹配性差，焊點(diǎn)疲勞是其主要的失效形式;

2、與 PBGA 器件相比，封裝成本高;

3、在封裝體邊緣的焊球?qū)?zhǔn)難度增加。

TBGA(Tape Ball Grid Array) 是一種有腔體結(jié)構(gòu)，TBGA 封裝的芯片與基板互連方式有兩種:倒裝焊鍵合和引線鍵合。芯片倒裝鍵合在多層布線柔性載帶上;用作電路I/O 端的周邊數(shù)組焊料球安裝在柔性載帶下面;它的厚密封蓋板又是散熱器(熱沉)，同時(shí)還起到加固封裝體的作用，使柔性基片下面的焊料球具有較好的共面性。芯片粘結(jié)在芯腔的銅熱沉上;芯片焊盤與多層布線柔性載帶基片焊盤用鍵合引線實(shí)現(xiàn)互連;用密封劑將電路芯片、引線、柔性載帶焊盤包封(灌封或涂敷)起來(lái)。

TBGA 的優(yōu)點(diǎn)如下:

1、 封裝體的柔性載帶和 PCB 板的熱匹配性能較好;

2、在回流焊過(guò)程中可利用焊球的自對(duì)準(zhǔn)作用，印焊球的表面張力來(lái)達(dá)到焊球與焊盤的對(duì)準(zhǔn)要求;

3、是最經(jīng)濟(jì)的 BGA 封裝;

4、 散熱性能優(yōu)于 PBGA 結(jié)構(gòu)。

TBGA 的缺點(diǎn)如下:

1、對(duì)濕氣敏感;

2、不同材料的多級(jí)組合對(duì)可靠性產(chǎn)生不利的影響。

MCM-PBGA(Multiple chip module-PBGA)，多芯片模塊PBGA;

μBGA，微BGA，是一種芯片尺寸封裝;

SBGA(Stacked ball grid array)，疊層BGA;

etBGA，最薄的BGA結(jié)構(gòu)，封裝體高度為0.5mm，接近于芯片尺寸;

CTBGA、CVBGA(Thin and Very Thin Chip Array BGA)，薄型、超薄型BGA;

一、外層線路BGA處的制作:

在客戶資料未作處理前，先對(duì)其進(jìn)行全面了解，BGA的規(guī)格、客戶設(shè)計(jì)焊盤的大小、陣列情況、BGA下過(guò)孔的大小、孔到BGA焊盤的距離，銅厚要求為1~1.5盎司的PCB板，除了特定客戶的制作按其驗(yàn)收要求做相應(yīng)補(bǔ)償外，其余客戶若生產(chǎn)中采用掩孔蝕刻工藝時(shí)一般補(bǔ)償2mil，采用圖電工藝則補(bǔ)償2.5mil，規(guī)格為31.5mil BGA的不采用圖電工藝加工;當(dāng)客戶所設(shè)計(jì)BGA到過(guò)孔距離小于8.5mil，而BGA下過(guò)孔又不居中時(shí)，可選用以下方法:

可參照BGA規(guī)格、設(shè)計(jì)焊盤大小對(duì)應(yīng)客戶所設(shè)計(jì)BGA位置做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)BGA陣列，再以其為基準(zhǔn)將需校正的BGA及BGA下過(guò)孔進(jìn)行拍正，拍過(guò)之后要與原未拍前備份的層次對(duì)比檢查一下拍正前后的效果，如果BGA焊盤前后偏差較大，則不可采用，只拍BGA下過(guò)孔的位置。

二、BGA阻焊制作:

1、BGA表面貼阻焊開窗:與阻焊優(yōu)化值一樣其單邊開窗范圍為1.25~3mil，阻焊距線條(或過(guò)孔焊盤)間距大于等于1.5mil;

2、BGA塞孔模板層及墊板層的處理:

①制做2MM層:以線路層BGA焊盤拷貝出為另一層2MM層并將其處理為2MM范圍的方形體，2MM中間不可有空白、缺口(如有客戶要求以BGA處字符框?yàn)槿追秶瑒t以BGA處字符框?yàn)?MM范圍做同樣處理)，做好2MM實(shí)體后要與字符層BGA處字符框?qū)Ρ纫幌?，二者取較大者為2MM層。

②塞孔層(JOB.bga):以孔層碰2MM層(用面板中Actionsareference selection功能參考2MM層進(jìn)行選擇)，參數(shù)Mode選Touch，將BGA 2MM范圍內(nèi)需塞的孔拷貝到塞孔層，并命名為:JOB.bga(注意，如客戶要求BGA處測(cè)試孔不作塞孔處理，則需將測(cè)試孔選出，BGA測(cè)試孔特征為:阻焊兩面開滿窗或單面開窗)。

③拷貝塞孔層為另一墊板層(JOB.sdb)。

④按BGA塞孔文件調(diào)整塞孔層孔徑和墊板層孔徑。

三、BGA對(duì)應(yīng)堵孔層、字符層處理:

①需要塞孔的地方，堵孔層兩面均不加擋點(diǎn);

②字符層相對(duì)塞孔處過(guò)孔允許白油進(jìn)孔。

以上步驟完成后，BGACAM的單板制作就完成了，這只是目前BGA CAM的單板制作情況，其實(shí)由于電子信息產(chǎn)品的該許日新月異，PCB行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)于BGA塞孔的制作規(guī)程是經(jīng)常在更換，并不斷有新的突破。這每次的突破，使產(chǎn)品又上一個(gè)臺(tái)階，更適應(yīng)市場(chǎng)變化的要求。我們期待更優(yōu)越的關(guān)于BGA塞孔或其它的工藝出爐。