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BGA是是現(xiàn)代組裝技術的新概念，它的出現(xiàn)促進SMT（表面貼裝技術)與SMD（表面貼裝元器件)的發(fā)展和革新，并將成為高密度、高性能、多功能及高I/O數(shù)封裝的最佳選擇。本文簡要介紹了BGA的概念、發(fā)展現(xiàn)狀、應用情況以及一些生產(chǎn)中應用的檢測方法等，并討論了BGA的返修工藝。 

       隨著科學技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會與電子技術息息相關，超小型移動電話、超小型步話機、便攜式計算機、存儲器、硬盤驅動器、光盤驅動器、高清晰度電視機等都對產(chǎn)品的小型化、輕型化提出了苛刻的要求。要達到達一目標，就必須在生產(chǎn)工藝、元器件方面著手進行深入研究。ＳＭＴ（Surface Mount Technology)表面安裝　技術順應了這一潮流，為實現(xiàn)電子產(chǎn)品的輕、薄、短、小打下了基礎。

       ＳＭＴ技術進入９０年代以來，走向了成熟的階段，但隨著電子產(chǎn)品向便攜式／小型化、網(wǎng)絡化和多媒體化方向的迅速發(fā)展，對電子組裝技術提出了更高的要求，新的高密度組裝技術不斷涌現(xiàn)，其中bga（Ball Grid Array球柵陣列封裝)就是一項已經(jīng)進入實用化階段的高密度組裝技術。本文將就bga器件的組裝特點以及焊點的質量控制作一介紹。

       一、bga 技術簡介

       bga技術的研究始于60年代，最早被美國ＩＢＭ公司采用，但一直到90年代初，bga 才真正進入實用化的階段。

       在80年代，人們對電子電路小型化和I/O引線數(shù)提出了更高的要求。為了適應這一要求，ＱＦＰ的引腳間距目前已從1.27mm發(fā)展到了0.3mm。由于引腳間距不斷縮小，I/O數(shù)不斷增加，封裝體積也不斷加大，給電路組裝生產(chǎn)帶來了許多困難，導致成品率下降和組裝成本的提高。另方面由于受器件引腳框架加工精度等制造技術的限制，０．３ｍｍ已是ＱＦＰ引腳間距的極限，這都限制了組裝密度的提高。于是一種先進的芯片封裝bga（Ball Grid Array)應運而生，bga是球柵陣列的英文縮寫，它的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面，引線間距大，引線長度短，這樣bga消除了精細間距器件中由于引線而引起的共面度和翹曲的問題。bga技術的優(yōu)點是可增加I/O數(shù)和間距，消除ＱＦＰ技術的高I/O數(shù)帶來的生產(chǎn)成本和可靠性問題。

       bga器件的結構可按焊點形狀分為兩類：球形焊點和柱狀焊點。球形焊點包括陶瓷球柵陣列 Ｃbga（Ceramic Ball Grid Array)、載帶自動鍵合球柵陣列 Ｔbga（Tape Automatec Ball Grid Array)塑料球柵陣列Ｐbga（Plastic Ball Array)。 Ｃbga、Ｔbga和Ｐbga是按封裝方式的不同而劃分的。柱形焊點稱為ＣＣＧＡ(Ceramic Column Grid Array)。

       bga技術的出現(xiàn)是ＩＣ器件從四邊引線封裝到陣列焊點封裝的一大進步，它實現(xiàn)了器件更小、引線更多，以及優(yōu)良的電性能，另外還有一些超過常規(guī)組裝技術的性能優(yōu)勢。這些性能優(yōu)勢包括高密度的I/O接口、良好的熱耗散性能，以及能夠使小型元器件具有較高的時鐘頻率。

       由于bga器件相對而言其間距較大，它在再流焊接過程中具有自動排列定位的能力，所以它比相類似的其它元器件，例如ＱＦＰ，操作便捷，在組裝時具有高可靠性。據(jù)國外一些印刷電路板制造技術資料反映， bga器件在使用常規(guī)的ＳＭＴ工藝規(guī)程和設備進行組裝生產(chǎn)時，能夠始終如一地實現(xiàn)缺陷率小于２０ＰＰＭ（Parts Per Million，百萬分率缺陷數(shù))，而與之相對應的器件，例如ＱＦＰ，在組裝過程中所形成的產(chǎn)品缺陷率至少要超過其１０倍。

       綜上所述，bga器件的性能和組裝優(yōu)于常規(guī)的元器件，但是許多生產(chǎn)廠家仍然不愿意投資開發(fā)大批量生產(chǎn)bga器件的能力。究其原因主要是bga器件焊接點的測試相當困難，不容易保證其質量和可靠性。 

       二、bga器件焊接點檢測中存在的問題

       目前，對以中等規(guī)模到大規(guī)模采用bga器件進行電子組裝的廠商，主要是采用電子測試的方式來篩選bga器件的焊接缺陷。在bga器件裝配期間控制裝配工藝過程質量和鑒別缺陷的其它辦法，包括在焊劑漏印（paste Screening)上取樣測試和使用Ｘ射線進行裝配后的最終檢驗，以及對電子測試的結果進行分析。

       滿足對bga器件電子測試的評定要求是一項極具挑戰(zhàn)性的技術，因為在bga器件下面選定測試點是困難的。在檢查和鑒別bga器件的缺陷方面，電子測試通常是無能為力的，這在很大程度上增加了用于排除缺陷和返修時的費用支出。 

       據(jù)一家國際一流的計算機制造商反映，從印刷電路板裝配線上剔除的所有bga器件中的５０％以上，采用電子測試方式對其進行測試是失敗的，它們實際上并不存在缺陷，因而也就不應該被剔除掉。電子測試不能夠確定是否是bga器件引起了測試的失效，但是它們卻因此而被剔除掉。對其相關界面的仔細研究能夠減少測試點和提高測試的準確性，但是這要求增加管芯級電路以提供所需的測試電路。

       在檢測bga器件缺陷過程中，電子測試僅能確認在bga連接時，判斷導電電流是通還是斷﹖如果輔助于非物理焊接點測試，將有助于組裝工藝過程的改善和ＳＰＣ（Statistical Process Control統(tǒng)計工藝控制　。

       bga器件的組裝是一種基本的物理連接工藝過程。為了能夠確定和控制這樣一種工藝過程的質量，要求了解和測試影響其長期工作可靠性的物理因素，例如：焊料量、導線與焊盤的定位情況，以及潤濕性，不能單單基于電子測試所產(chǎn)生的結果就進行修改。

       三、bga檢測方法的探討

       目前市場上出現(xiàn)的bga封裝類型主要有：Ｐbga（塑料bga)、Ｃbga（陶瓷bga)及Ｔbga（載帶bga)。封裝工藝中所要求的主要性能有：封裝組件的可靠性；與ＰＣＢ的熱匹配性能；焊球的共面性；對熱、濕氣的敏感性；是否能通過封裝體邊緣對準，以及加工的經(jīng)濟性能。需指出的是，bga基板上的焊球不論是通過高溫焊球（９０Ｐｂ／１０Ｓｎ)轉換，還是采用球射工藝形成，焊球都有可能掉下丟失，或者成型過大、過小，或者發(fā)生焊球連、缺損等情況。因此，需要對bga焊接后質量情況的一些指標進行檢測控制。 

      目前已有兩種檢測焊接質量的自動測試系統(tǒng)上市：傳輸Ｘ射線測試系統(tǒng)與斷面Ｘ射線自動測試系統(tǒng)。傳輸Ｘ射線測試系統(tǒng)源于Ｘ射線束沿通路復合吸收 的特性。對ＳＭＴ的某些焊接，如單面ＰＣＢ上的Ｊ型引線與微間距ＱＦＰ，傳輸Ｘ射線系統(tǒng)是測定焊接質量最好的辦法，但它卻不能區(qū)分垂直重疊的特征。因此，在傳輸Ｘ射線透視圖中，bga元件的焊縫被其引線的焊球遮蔽。對于ＲＦ屏蔽之下的雙面密集型PCB及元器件的不可見焊接，也存在這類問題。 

        斷面Ｘ射線自動測試系統(tǒng)克服了傳輸Ｘ射線測試系統(tǒng)的眾多問題。它設計了一個聚焦斷面，并通過上下平面散焦的方法，將ＰＣ的水平區(qū)域分開。該系統(tǒng)的成功在于只需較短的測試開發(fā)時間，就能準確檢查焊接點。但斷面Ｘ射線測試系統(tǒng)提供了一種非破壞性的測試方法，可檢測所有類型的焊接質量，并獲得有價值的調整裝配工藝的信息?！　?nbsp;

        四、bga的返修

        由于bga封裝形式與傳統(tǒng)的表面元件不同，其引腳分布在元件體底部，所以bga的維修方式也不同于傳統(tǒng)的表面元件。

        bga返修工藝主要包括以下幾步：

        電路板，芯片預熱

        拆除芯片

        清潔焊盤

        涂焊錫膏，助焊劑

        貼片

        熱風回流焊

       １.電路板，芯片預熱的主要目的是將潮氣去除，如果電路板和芯片的潮氣很?。ㄈ缧酒瑒偛鸱猓@一步可以免除)。

       ２.拆除的芯片如果不打算重新使用，而且電路板可承受高溫，拆除芯片可采用較高的溫度（較短的加熱周期)。

       ３.清潔焊盤主要是將拆除芯片后留在PCB表面的助焊劑，焊錫膏清理掉，必須使用符合要求的清潔劑。為了保證bga的焊接可靠性，一般不能使用焊盤上舊的殘留焊錫膏，必須將舊的焊錫膏清除掉，除非芯片上重新形成bga焊錫球。由于bga芯片體積小，特別是ＣＳＰ芯片體積更小，清潔焊盤比較困難，所以在返修CSP芯片時，如果CSP的周圍空間很小，就需使用非清洗焊劑。

       ４.在ＰＣＢ上涂焊錫膏對于bga的返修結果有重要影響。為了準確均勻方便地涂焊錫膏，美國ＯＫ集團提供ＭＳ－１微型焊錫膏印板系統(tǒng)。通過選用與芯片相符的模板，可以很方便地將焊錫膏涂在電路板上。選擇模板時，應注意bga芯片會比Ｃbga芯片的模板厚度薄，因為它們所需要的焊錫膏量不同。

       ５.貼片的主要目的是使bga芯片上的每一個焊錫球與PCB上每一個對應的焊點對正。由于bga芯片的焊點位于肉眼不能觀測到的部位，所以必須使用專門的設備來對中。

       ６.熱風回流焊是整個返修工藝的關鍵。

        ADVANCED INTERCONNETTIONS公司的BGA測試插座能很好的滿足。各類型測試需要，可以進行非焊接式測試IC芯片，從而很好的保護了IC芯片的完整。