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散熱凸台BGA芯片的焊接返修

  散熱凸台BGA芯片是一種新形的BGA封裝形式,那麽他是如何進行焊接返修的呢,由於底部散熱凸台的支撐作用,在焊接過程中,熱凸台BGA芯片相對於一般的PBGA不能自由的伸縮,冷卻時會產生較大的應力,位於邊緣處的焊點很容易拉裂,如下圖。

散熱凸台BGA芯片

  BGA的焊接與一般器件的焊接有所不同,存在兩個特殊的熱過程:兩次塌落與熱變形

  BGA焊接時,先是焊膏熔化並塌落,然後焊球熔化並 二次塌落。許多的試驗證明,隻有發生二次塌落,BGA才能實現自動校準和焊膏焊球成分的融合,這就需要合適的溫度與焊接時間。

  熱變形對BGA來說,焊接加熱時總是BGA表麵先被加熱,接下來是封裝體被加熱,最後才是焊點被加熱並最終熔化, 冷卻時則相反。這樣的加熱過程必然導致升溫時BGA的頂部比底部溫度高,因而向上弓曲,冷卻時,則是頂部比底 部的溫度低,因而四角上翹,如圖2所示。散熱凸台BGA芯片焊接熱變形

  也就是BGA進行 回流焊接時存在一個熱脹冷縮的變形過程。由於BGA器件 的I/O端是以焊球形式存在並布局在封裝體的底部,在焊接 過程中,封裝體的形變必然影響到焊點的形成過程,特別是BGA的周邊焊點。

  這兩次的變形都發生在溫度變化比較快的階段,不管上弓還是四角上翹,他們都發生在焊接過程中。對一般的 PBGA而言,焊接完成後BGA會基本恢複到焊接前的狀態,

  也就是封裝體仍然會基本平整。但對Slug-BGA而言,由於 其芯部存在散熱凸台,冷卻時芯部不能自由收縮,焊接完 成後熱變形不能完全恢複;焊點,特別是靠近BGA四邊的 焊點就會存在一些應力。如果焊接時,BGA封裝體還沒有 完全達到熱平衡狀態就轉入冷卻階段,這時的應力就會很大,在冷卻時有可能使焊點發生斷裂。

  散熱凸台BGA芯片焊接時容易發生兩個問題

  一、是焊接溫度不夠,達不到二次塌落的溫度。這樣焊點在凝固時焊球仍處於半固半液的“糊狀”形態,焊點 很容易發生斷裂。

  二、是焊接時間不夠,準確地說是散熱凸台BGA芯片達到峰值溫 度後的停留時間不夠,散熱凸台BGA芯片封裝的變形還沒有恢複, 仍處於芯部上弓的狀態。如果這時進入冷卻階段,在四角 上翹拉力和芯部散熱凸台向下的雙重作用下,焊點很容易拉斷。即使沒有拉斷,焊點由於受到很大的應力,對長期 可靠性是不利的。

  為一個散熱凸台BGA芯片焊接後所做的一個 切片圖,密柚软件下载可以看到越靠邊緣處的焊點高度越小,越靠 散熱凸台的焊點高度越大,在係列試驗中的最大高度差達 到焊點平均高度的三分之一。

  所以為了消除散熱凸台BGA芯片存在的焊點斷裂現象,必須注意兩點:

  一、是焊接溫度必須足夠,達到二次塌落的最低溫度要 求;二是焊接的時間必須足夠,準確地說,就是比峰值溫度小5℃以上的回流焊接時間必須足夠。

  密柚子app下载安装在散熱凸台BGA芯片焊接返修時需要區分是否含鉛,有鉛和無鉛的焊接溫度曲線是不同的,必需要搞情楚才能夠保證返修良率。

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