1.BGAの紹介
BGAはボールグリッドチェンパッケージデバイスである。1990年代初頭に登場した。当時、リード付きパッケージのデバイスピン数が増加したため、リード間隔はますます小さくなり、その結果、最小デバイス間隔は0.3mm(12mil)に達した。アセンブリーにおいては、製造性やデバイスのはんだ付けの信頼性の面で限界に達している。これではミスが発生する可能性が高まる。そんな折、新しいタイプのボールグリッドアレイ・パッケージ・デバイスが登場した。同サイズのQFPデバイスに比べ、BGAは最大数倍のピン数を提供できる。
BGAの場合、チップ下のはんだボールがピンに相当する。ピンのピッチは比較的大きく、アセンブリには好都合である。溶接認定率と初回成功率を大幅に向上させることができます。
PBGAは通常プラスチックでパッケージされ、通信製品や消費者製品で最も広く使用されているデバイスである。そのはんだボールの組成は一般的な63n/37Pbの共晶はんだである。セラミックパッケージのCBGAデバイスは、軍事製品に使用されることもあり、そのはんだボールは高温の10Pb/90Sn非共晶はんだです。BGAデバイスの継続的な発展に伴い、米国と日本は、パッケージサイズがチップより20%大きいだけの小型パッケージのミニチュアBGAを開発した。
2.BGAはんだ付け品質検査
シンチレーター・プラットフォームは、実際にはX線に感応するレシーバーである。一般的に、金属、スズや鉛のような重金属はX線を透過せず、暗い光景を形成する。普通の物質はX線を透過し、何も見えない。X線は光源とシンチレータ台の間のある位置に集められ、集光面が現れる。集光面上にある物体や像は、シンチレータ台上に鮮明な像を結ぶ。しかし、集光面上にない物体や像は、シンチレータプラットフォーム上でぼやけ、影だけが残る。
X線判定トモグラフィの原理を図に示す。このため、プリント基板上の高さの異なるはんだ接合部に対してトモグラフィを行います。ある層のはんだ付け状態を確認したい場合は、その層をギャザリングプレーンの位置に合わせるだけで、スキャン結果が鮮明に表示されます。この鮮明な画像は、装置下のX線カメラで撮影されます。
3.BGAはんだ接合部の許容基準
4.BGAはんだ接合部の代表的な欠陥
5.論争の的となった欠陥-無効
5.1 空洞の位置と原因
5.2 空洞許容基準
しかし、空洞の存在は、はんだボールによって加えられる余分な空間を減少させることにより、はんだボールにかかる機械的応力を低減します。具体的な低減効果は、空洞の大きさ、位置、形状、その他の要因によって異なります。
6.結論 BGA欠陥低減のためのプロセス改善提案
完璧なはんだ接合を形成するには、以下の点に注意する必要がある:
(1) 新鮮なはんだペーストを使用し、はんだペーストが均一に攪拌され、はんだペーストの塗布位置が正確で、部品の位置が正確であることを確認する。
(2) プラスチックパッケージのPBGAは、はんだ付け前に100℃で6~8時間乾燥させる。
(3) リフロー温度プロファイルは非常に重要な要素である。
溶接工程では、溶接曲線が自然に変化するようにする必要がある。
(4) はんだペーストの塗布量は適切でなければならない。
はんだペーストの粘性は、デバイスを一時的に固定し、溶融中のはんだブリッジを防止するのに役立ちます。BGAテンプレートの場合、はんだ接合部の開口部は通常パッドサイズの70~80%で、テンプレートの厚さは通常0.15mm(6mil)です。
(5) 基板上の BGA のパッドを設計する場合、すべてのはんだ接合部のパッドが同じサイズになるように設計すること。
パッドの下に何らかの工程を設計しなければならない場合は、適切なプリント基板メーカーを探す必要もある。パッドの位置はドリルで決めるべきであり、パッドの無断拡大は避けるべきである。ビアホールはあまり小さく開けられないからだ。その結果、大きなパッドと小さなパッドでは、はんだ付け後の錫の量や高さが異なってしまう。ウェルドまたはオープン回路。
(6)さらに、プリント基板製造時のソルダーマスクの問題についても、一点強調しておく必要がある。
BGAをはんだ付けする前に、パッド周囲のはんだマスクが適格であること、およびビアがバリアフィルムでコーティングされていることを確認してください。製造中にプリント基板の反対側にソルダーレジストフィルムを追加しても効果はありません。ソルダーレジストフィルムの目的は、はんだ付け時の空気やボイドの発生を防ぐことと、スルーホールからのはんだの流出を防ぐことです。