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              怎樣處理BGA和PCB的翹曲
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              怎樣處理BGA和PCB的翹曲

              分類:
              行業動態
              發布時間:
              2020/04/13 15:20
              瀏覽量
              【摘要】:
              翹曲問題可使用--優諾DW低溫錫膏--解決方案

              在加熱和隨后的冷卻循環進行過程中,BGA封裝或PCB都可能發生翹曲。這種情況會使封裝成為中央低兩邊翹起的弓形。在X光檢查中發現的橋連表示加熱-冷卻循環把角向上或向下推,或者導致開路,可以在內窺鏡檢查或目視檢查中發現這些問題。如果PCB發生翹曲,就可能在其他的各個元件區域上造成開路或短路。

              導致這些問題的原因

              BGA和PCB的翹曲問題是各種封裝元件的材料之間的熱膨脹系數(CTE)不相匹配造成的,例如基板、硅芯片、EMC的封裝材料。在放置和移動時,溫度升高的速率會影響整個元件的溫度均勻分布,所以升溫速率和翹曲的大小有間接的關系(圖1)。

               

              而且,在其他條件相同時,封裝越大,發生翹曲現象的可能性就越大。當然,返工加熱方式的類型(熱風返工系統、紅外加熱(IR)、熱風回流爐、汽相爐等)對翹曲也會有影響。使用低CTE導熱材料,可以是定制CTE,部分或完全消除此問題。

              一些使用塑料外殼的球柵陣列(PBGA)包含熱擴散器,它會造成BGA封裝頂部的膨脹速率比底部的更快;這種塑料膨脹會把BGA的角向下拉。BGA中的水分也可能會導致翹曲,因為組件要在中間擴散。在這些情況下,BGA的角可能會向上卷曲。

              通過一系列的實驗設計,你可以確認哪個部分(BGA或PCB)正在翹曲。實驗通過隔離做拉和推的表面,有助于確定如何解決這個問題。

              如何減少翹曲 

              當BGA發生翹曲時,BGA的角會發生最大的位移,這可能會導致出現大量的開路和橋連。與此類似,電路板可能向上或向下彎曲,把焊錫膏向內推,造成橋連或開路。這些情況要通過肉眼檢查或X光檢查來發現。

              盡可能減小翹曲的方法之一是放慢加熱和冷卻過程。在預熱過程中溫度斜升,在冷卻過程中溫度下降。當然,現在你不想在冷卻時讓溫度下降的速度太慢,這是因為你不想因此產生粗粒度的結構。在電子制造業中,需要做出適當的取舍。

              控制濕度敏感器件(MSD),包括電路板和元件,是減少翹曲影響的另一種方法。針對濕度處理的J-STD-0033和JEDEC指南是正確處理MSD的最佳參考指南。如果它們的翹曲和吸收濕汽有關,預先烘烤電路板和元件,然后把它們放在干燥的環境中保持干燥,就可減輕翹曲問題。限制暴露時間和了解電路板和元件的MSD水平也會對減輕和吸濕有關的翹曲起很大作用。

              通過使用按配方生產的焊錫膏可以減少枕頭效應,而且可以和適當的焊錫膏搭配使用,這樣也能夠限制焊錫球翹曲的影響(圖2)。

              通過適當設計涂布在每個焊盤位置的焊錫膏的體積,可以有效地限制一些和PCB及器件翹曲有關的問題。在一些例子中,印刷時過渡焊盤,而在另一些例子中,印刷時減少焊盤錫膏體積,這可能可以補償翹曲的影響。例如,BGA向內彎向PCB時,可能出現明顯的短路。在這些區域,可能要盡可能減少印刷的焊錫膏體積。相反,在翹曲的BGA彎“離”電路板的區域,印刷比較大的焊錫膏體積也許是最好的解決方案。

              如果電路板翹曲(用IPC-TM-650 2.4.22的測試方法測量弓形和扭曲),那么,你可能需要使用其他的方法來減少器件或電路板翹曲的影響(圖3)。除了前面提到的方法之外,你可能需要重新設計電路板來確保電路板中銅的分布更加均勻。電路板熱質量?。淬~含量比較低)的區域和熱質量比較大的區域的加熱速度是不一樣的。此外,非常薄的電路板(0.020英寸)可能需要改用比較厚的電路板。最后,在建造電路板或器件時,可能需要使用熱膨脹系數非常接近的相互匹配的不同材料。

               

              作者簡介:Bob Wettermann是BEST公司的負責人,BEST公司是一家合同返工和維修工廠,總部設在美國芝加哥。

               

              更多解決方案請了解優諾DW系列低溫無鉛錫膏

               

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