善用測溫點管控LTD解決BGA的HIP/HoP雙球枕頭效應及NWO虛焊

善用測溫點解決BGA的HIP/HoP雙球枕頭效應

因為現在很多BGA封裝都是PBGA (Plastic Ball Grid Array) ,它們使用環氧樹脂材料來封裝其外型,而載板則使用BT樹脂或ABF (Ajinomoto Build-up Film) 當基材,這些基材的Tg值都不會超過200°C,而現在無鉛的回焊區溫度一般都在220°C以上,也就是說回焊時PBGA可能出現軟化,如果再加上本體溫度分佈不均勻就非常容易發生變形翹曲,最終造成HoP/HIP焊錫不良。







為了避免發生HoP/HIP的焊錫問題,IPC-7530建議要在同一顆有疑慮BGA的不同位置放置測溫點,分別為:

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IPC-7530更建議要進一步管控整個BGA底下所有錫球的融錫時間前後差距不可超過2秒鐘,也就是所謂的【LTD (Liquidus Time Delay) < 2sec】。一般來說越靠近零件中心的錫球(inner ball)因為受本體阻擋熱源,吸熱升溫的速度也就越慢,而越外圍的錫球(outer ball)可以直接吸收到回焊爐熱風源,所以升溫的速度則會比較快。當BGA的錫球分佈出現融錫太大時間不一致時,本體就容易往已經先融錫的一端傾斜,這與電阻電容立碑原因一端拉力過大類似,最終會造成枕頭效應(HoP/HIP)。

不過工作熊個人建議,不只要管控錫球的「融錫時間差(LTD)」,更要順便管控其「固化時間差(STD, Solidus Time Delay)」,其實只要稍加注意調整回焊爐溫度的設定條件兩者就可以同時得到改善,何樂不為。

這是工作熊個人的經驗,就BGA的焊錫來說STD有時候比LTD對Hop/HIP及NWO的影響更甚,LTD太長雖然會讓BGA本體傾斜,但只要「真正融錫時間(True TAL)」夠長,傾斜是有機會可以得到平衡回復的,但如果STD時間太長,BGA本體就可能再次傾斜,而後續已經沒有高溫區可以再訂正這種傾斜了。

建議延伸閱讀:
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NWO(Non-Wet-Open)與HIP(Head-In-Pillow)或HoP(Head-of-Pillow)在SMT的Reflow溫度曲線下形成的原因稍微做了解釋,基本上兩者都是因為板材變形所致,只是HIP的錫膏會保留在電路板的焊墊上,但NWO則完全轉移到了錫球。

下一篇文章將會探討《如何在SMT測溫板上正確埋設BGA錫球的測溫線?》議題。


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