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BGA裝配和錫漿檢查

更新時間:2016-12-14 10:11:19點擊次數: 文章來源:深北電子

BGA裝配和錫漿檢查

隨著球形柵狀陳列(BGA)插件日漸普及,為確保良好的裝配質量和高產量,所需檢查策略是必須進行復

檢。BGA具有非凡的設計優勢,但也存在測試和返修的實際需要。高成本和高難度的回流焊接后檢查及返

修表明:裝配BGA之前,有效地控制印刷錫膏加工檢查是最可行的方法。
    
BGA優點之一是設計用于BGA的印刷錫膏比用于同等的I/O微間插件的更多。因此它能夠減少印漿通過狹窄

的微間距鋼網孔時產生的許多故障。然而,因為PCB與插件之間的連接是隱藏在包裝材料中形成的,所以

BGA插件技術存在幾個獨特的挑戰。

一、BGA缺陷
     
從生產前景來看,BGA技術主要弊端是焊接處隱藏在包裝材料中,而在插件周圍看不到。另一個弊端是不

能修理單個腳,甚至當一個連接有故障時,整個組件都必須拆開和返修。此外,檢查和返修一個故障BGA

組件需要的設備和費用既昂貴又耗時,對于造成有BGA焊接故障的生產商而言,其付出的代價是慘重的。

因此, 
BGA裝配生產商希望制造一個盡可能避免故障發生的裝配檢查系統。

二、印刷錫膏的重要性
    
BGA裝配過程中,印刷錫漿工序是最重要的步驟,有效地控制印刷錫膏是確保BGA高產量的關鍵(圖1)。

所有BGA組件依靠錫漿提供助焊劑或助焊劑和錫漿的結合物,把元件固定到PCB上。對于CBGA器件,錫漿份

量是特別關鍵的,因為錫膏影響一次性合格產品的產量,而且對于焊接可靠性也很關鍵。它主要是由于 
PCB/CBGA球形連接潛在的壓力使其破裂,這種壓力由器件和PCB基層之間熱膨脹系數(CFE)的差異形成。
    
錫漿份量對于CCGA的可靠性不像對于CBGA插件那么關鍵。然而,印刷錫膏的高度卻很關鍵,因為它可以補

償插件柱長度預期變化。同樣,錫漿份量對于TBGA產品的可靠性不是關鍵性的。如果要正確地形成連接,

錫漿高度的共面性必須與TBGA插件的共面性相匹配。
    PBGA 
組件上的共晶錫珠提供大多數的焊接接頭。組成PBGA最重要的焊劑進助焊劑,它產生促進適當的接合濕泣

。不像CBGA,PBGA,增加多一些錫漿也不能提高長期可靠性。相反,PBGA接合中加得太多錫漿可能會產生

橋接現象。因此,錫漿印刷加工更符合PBGA裝配要求時,錫漿檢查能夠有效防止橋接和保證足夠的錫漿份

量,形成可靠的焊點。

三、回流焊接前和回流焊后加工控制比較
     
為保證提供優質產品給最終用戶,SMT行業內已經出現兩種截然不同的策略,即回流焊接前檢查和回流焊

接后檢查?;亓骱附雍髾z查設備以BGA裝配加工為目標,包括X光射線,在線測試(ICT)和功能測試設備

?;亓骱附忧皺z查和過程控制包括錫漿檢查和組件貼裝檢查。幾個關鍵因素表明,回流焊接前錫漿檢查是

最可行的檢查技術:
    在各種類型的BGA元件上形成高產量和長壽命的焊點,印刷錫膏是關鍵因素。
    回流焊接后X光射線檢查設備很昂貴,它會全面檢查在錫漿加工控制過程中已預防過的故障。
    在不完全拆開組件的條件下,返修單個BGA腳是不可能的。避免BGA返修是生產商所希望的目標。
    
CBGA組件的長期可靠性與錫漿份量有直接關系,回流焊接后檢查能判斷出不合格組件并顯示"硬失敗",例

如開路和短路,它不能消除因印刷錫膏不足導致的焊接疲勞造成現場失敗的出現。
    
而在BGA改善加工過程中,X光射線技術是一個必要的研究工具,對每個裝配點的在線錫漿檢查技術,更適

合大批量BGA產品生產。與預防故障和長期可靠性有關的成本遠遠大于用于在線錫漿檢查設備的成本。
四、錫漿檢查加工
    
自動化在線錫漿檢查技術包括:2-D圖像機器可視系統,3-D抽樣檢查和在線的100%3-D激光掃描系統。設

計上述系統,目的是替代主觀的和通常不可靠的視覺檢查方式,它通過數量和平均測量方法進行檢查。
    2 -D圖像機器可視系統:最普通的在線可視系統以2-D圖像拍攝技術為基礎,它收集PCB的可視圖像,

作數字化處理后,建立數碼影像,再通過分析圖像亮度信息把目標從背景中分離出來,測量目標外貌上所

需要的特征。至于在線錫漿檢查,2-D圖像只能測量錫漿面積而不能測量高度或份量。
     
采用2-D技術最初成本較便宜,目的刺通過典型手工藝高容量脈沖速度來滿足100%檢查需要。但是,由于

2-D數據對于顏色和光線明暗對比度非常敏感,并且無法提供高度和份量信息,所以2-D技術檢查效果有限

。錫漿份量對于CBGA的長期可靠量關鍵的;錫漿高度對于TBGA踏它CCGA的產量也量關鍵手工藝;防止PBGA

產生橋接現象就挲避免過多的錫漿份量。2-D可視系統不能確保高產量和長壽命的BGA焊接。
    3 -D抽樣系統:幾種類型的3-D系統可以測量PCB上單個BGA印刷錫膏的高度。它利用點激光或光結構

技術測量印刷錫膏樣本手工藝高度,然后用統計方法判斷整個PCB合格與否。由于技術本身存在手工藝速度限制,這些系統僅僅局限于測量相對較小的印刷錫膏樣本。取樣系統方法的優勢在于成本低、設置和綜合需求簡單。


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