IPC-7095D-CHINESE NP 2019 - 第14页
IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 xii 图 9-4 无散热块的 BGA 焊球形状， 500 μ m 的间隙 高度 ………………………………………… 168 图 9-5 有散热块的 BGA 焊球形状， 375 μ m 的间隙 高度 ………………………………………… 169 图 9-6 有散热块的 BGA 焊球形状， 300 μ m 的间隙 高度 ………………………………………… 169 图 9-7 空洞和非均匀…
IPC-7095D-WAM1 CN2019 年 1 月
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图 7-50 断层合成成像 ……………………………… 117
图 7-51 扫描束 X- 射线分层成像 ………………… 118
图 7-52 采用加热台观察到的 QFN 器件空洞形成
动态 ………………………………………… 119
图 7-53 典型的声学扫描显微镜配置 ……………… 120
图 7-54 同一 BGA 的 C- 扫描图像（左）和 T 扫描
（右）图像 ………………………………… 120
图 7-55 内窥镜示例 1 ……………………………… 121
图 7-56 内窥镜示例 2 ……………………………… 121
图 7-57 内窥镜示例 3 ……………………………… 121
图 7-58 工程裂纹评估技术 ………………………… 122
图 7-59 穿过焊球中空洞的焊球切片 ……………… 122
图 7-60 焊球 / 连接盘界面处裂纹始发的切片 …… 123
图 7-61 染色和拉拔（撬动）显示 BGA 焊盘或
印制板表面没有染色迹象 ………………… 123
图 7-62 染色和拉拔（撬动）显示印制板和 BGA
焊盘都有染色迹象 ………………………… 124
图 7-63 染色和拉拔（撬动）显示层压板断裂
（焊盘坑裂），BGA 侧和印制板侧有染色
迹象 ………………………………………… 124
图 7-64 焊球至连接盘界面成群聚集的小空洞 …… 126
图 7-65 BGA 焊点内各种类型空洞的典型尺寸和
位置 ………………………………………… 127
图 7-66 带有空洞的焊球 X 射线图像 ……………… 128
图 7-67 采用标准再流焊接（上）和真空辅助
再流焊接（下）BGA 焊点的比较 ………… 133
图 7-68 真空辅助对流再流炉 ……………………… 133
图 7-69 真空辅助气相再流炉 ……………………… 134
图 7-70 时间与压力关系图显示了真空辅助和
高压焊接工艺的差别 ……………………… 134
图 7-71 连接盘和印制板界面空洞区域示例 ……… 135
图 7-72 显示为不均匀受热的 X 射线图像 ………… 136
图 7-73 45°角的 X 射线图像，显示 BGA 的一个
角落受热不足 ……………………………… 136
图 7-74 显示焊球与焊膏没有熔融的枕头效应
（HoP）示例 ………………………………… 137
图 7-75 枕头效应（HoP）产生的演变过程 ……… 137
图 7-76 封装严重翘曲造成的枕头效应（HoP） …… 138
图 7-77 液相时间延时（LTD）示例 ……………… 138
图 7-78 再流后印制板上未熔融的焊料颗粒 ……… 138
图 7-79 焊球悬空缺陷示例 ………………………… 139
图 7-80 爆米花 X 射线图像 ………………………… 139
图 7-81 显示 BGA 的翘曲的 X 射线图像 ………… 140
图 7-82 BGA/ 组件热屏蔽示例 …………………… 141
图 8-1 由于热机械疲劳导致的焊点裂纹示例 …… 148
图 8-2 热循环后的 BGA 显示有疲劳裂纹的
裂纹（A）和粗化（B） …………………… 148
图 8-3 陶瓷球栅阵列（CBGA）模块中共晶锡铅
焊点的热疲劳裂纹扩张 …………………… 149
图 8-4 陶瓷球栅阵列（CBGA）模块中
SnAg3.8Cu0.7 焊点的热疲劳裂纹扩张 …… 149
图 8-5 用典型工艺窗口的下限温度组装 1% 银焊
球合金，形成不完整的焊点 ……………… 150
图 8-6 由于硅芯片与印制板热膨胀系数（CTE）
不匹配引起的焊点失效 …………………… 151
图 8-7 呈现颗粒状外观的冷焊点 ………………… 152
图 8-8 连接盘污染（阻焊膜残留） ……………… 152
图 8-9 焊球脱落 …………………………………… 152
图 8-10 焊球缺失 …………………………………… 153
图 8-11 倒装芯片 BGA 和印制板的动态翘曲 …… 153
图 8-12 再流焊后严重翘曲的 BGA 和印制板导致的
焊点缺陷 …………………………………… 154
图 8-13 可接受凸形焊点示例 ……………………… 154
图 8-14 可接受柱状焊点示例 ……………………… 155
图 8-15 焊盘坑裂的两个示例（位于 BGA 角落） … 155
图 8-16 节距 1mm 以下的无铅焊球的焊盘坑裂 … 155
图 8-17 切面图示再流过程中不充分熔融的焊点 … 156
图 8-18 阻焊膜影响 ………………………………… 158
图 8-19 非常大的空洞导致的可靠性测试失效 …… 158
图 8-20 SnAgCu（SAC）BGA 焊球的内窥镜
照片 ………………………………………… 161
图 8-21 锡铅且向后兼容与无铅印制板组装再流焊
曲线比较 …………………………………… 162
图 8-22 用 SnPb 焊膏采用标准 SnPb 再流曲线组装
至印制板上的 BGA SAC 焊球切片的显微
照片 ………………………………………… 162
图 8-23 用锡铅焊膏采用向后兼容再流曲线组装至
印制板上的 BGA SAC 焊球切片的显微
照片 ………………………………………… 163
图 8-24 混合冶金（SAC/ 锡铅）BGA 焊点替代
选项 ………………………………………… 164
图 9-1 阻焊膜限定（SMD）连接盘引起的裂纹 … 167
图 9-2 阻焊膜在连接盘上侵入过多 ……………… 167
图 9-3 阻焊膜限定（SMD）BGA 焊点失效 …… 168
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图 9-4 无散热块的 BGA 焊球形状，500
μ
m 的间隙
高度 ………………………………………… 168
图 9-5 有散热块的 BGA 焊球形状，375
μ
m 的间隙
高度 ………………………………………… 169
图 9-6 有散热块的 BGA 焊球形状，300
μ
m 的间隙
高度 ………………………………………… 169
图 9-7 空洞和非均匀焊球 ………………………… 170
图 9-8 蛋壳空洞 …………………………………… 170
图 9-9 角落发生桥连的内凹（哭脸）BGA ……… 171
图 9-10 由于载板翘曲导致的焊点开路 …………… 171
图 9-11 目标焊接条件 ……………………………… 172
图 9-12 过度氧化的焊球 …………………………… 172
图 9-13 焊料在界面退润湿 ………………………… 173
图 9-14 不润湿 ……………………………………… 173
图 9-15 由连接盘污染引起的不完整连接 ………… 174
图 9-16 焊球变形 …………………………………… 174
图 9-17 柱状变形焊球 ……………………………… 175
图 9-18 焊球悬空 …………………………………… 175
图 9-19 同一个 BGA 上出现拉伸后的和正常的焊料
连接 ………………………………………… 176
图 9-20 焊料桥连 …………………………………… 176
图 9-21 不完全的焊料再流 ………………………… 177
图 9-22 焊膏沉积缺失 ……………………………… 177
图 9-23 不润湿开路（NWO） ……………………… 178
图 9-24 枕头效应（HoP） …………………………… 178
图 A-1 典型空洞评估流程图 ……………………… 179
图 A-2 起始于角落引脚，带有裂纹的 BGA 中
空洞 ………………………………………… 183
图 A-3 与连接盘大小相关的空洞直径 …………… 184
表
表 3-1 多芯片模块（MCM）定义 ……………… 5
表 3-2 双层电路出线数 vs. 阵列尺寸 …………… 6
表 3-3 焊盘坑裂相关的 IPC 标准清单 …………… 13
表 4-1 JEDEC 标准 JEP95-1/5 允许的 FBGA 的
焊球直径变化 ……………………………… 23
表 4-2 塑封 BGA （PBGA） 的焊球直径 ………… 24
表 4-3 芯片尺寸 BGAs （DSBGAs）焊球直径
大小 ………………………………………… 24
表 4-4 连接盘图形设计 …………………………… 24
表 4-5 BGA 封装连接盘至焊球间尺寸
计算 （mm） ………………………………… 25
表 4-6 JEDEC 已登记的 BGA 外形示例 ………… 26
表 4-7 无铅合金变化 ……………………………… 27
表 4-8 柱栅阵列（CGA）连接盘尺寸近似值 …… 34
表 4-9 柱栅阵列（CGA）合金和构造类型 ……… 34
表 4-10 IPC-4101 FR-4 性能汇总 - 材料规格单
说明，为更好承受无铅组装配方 ………… 41
表 4-11 BGA 封装基板常用介电材料的典型性质 … 42
表 4-12 按照焊球尺寸的受控共面性 ……………… 45
表 4-13 湿敏等级和车间寿命 ……………………… 46
表 5-1 各种印制板表面处理的关键属性 ………… 50
表 5-2 基于表面处理工艺对导通孔填塞 / 侵入
的评估 ……………………………………… 56
表 5-3 导通孔填塞选项 …………………………… 58
表 6-1 节距为 1.27mm 的 BGA（焊球直径
0.75mm）连接盘之间的导体数量 ………… 60
表 6-2 节距为 1mm 的 BGA（焊球直径 0.60mm）
连接盘之间的导体数量 …………………… 60
表 6-3 节距为 0.80mm 的 BGA（焊球直径 0.50mm）
连接盘之间的导体数量 …………………… 60
表 6-4 节距为 0.65mm 的 BGA（焊球直径 0.40mm）
连接盘之间的导体数量 …………………… 60
表 6-5 节距为 0.50mm 的 BGA（焊球直径 0.30mm）
连接盘之间的导体数量 …………………… 61
表 6-6 最大连接盘与节距（mm）的关系 ……… 61
表 6-7 全阵列出线策略 …………………………… 68
表 6-8 不同阵列节距的导体和间距宽度 ………… 68
表 6-9 材料类型对传导的影响 …………………… 82
表 6-10 特定材料辐射系数额定值 ………………… 83
表 7-1 按类型和网目的焊球尺寸分布 …………… 87
表 7-2 不同节距器件获得良好焊膏释放的焊粉
类型的建议（S/P 比例 > 4.2） …………… 87
表 7-3 不同 BGA 节距的模板厚度 ……………… 87
表 7-4 常见模板技术和选择的优缺点 …………… 89
表 7-5 密节距 BGA（FBGA）印刷选项 ………… 90
表 7-6 陶瓷阵列封装焊膏体积要求示例 ………… 92
表 7-7 锡铅和锡银铜合金温度曲线比较 ………… 95
表 7-8 检测方法应用建议 ………………………… 111
表 7-9 检测的视野 ………………………………… 118
表 7-10 空洞分类 …………………………………… 127
表 7-11 建议的空洞协议示例 ……………………… 129
表 7-12 各种焊球直径下焊球与空洞大小图像
对比 ………………………………………… 130
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表 7-13 锡铅组件的维修工艺温度曲线 …………… 143
表 7-14 无铅组件的维修工艺温度曲线 …………… 143
表 8-1 BGA 典型间隙高度 ………………………… 157
表 8-2 常用焊料合金的熔点，优点和缺点 ……… 159
表 8-3 无铅组装的类型 …………………………… 161
表 A-1 采用 1mm、1.27mm 和 1.5mm 节距的连接盘
纠正措施指标 ……………………………… 181
表 A-2 采用 0.5mm、0.65mm 或 0.8mm 节距的连接盘
纠正措施指标 ……………………………… 182
表 A-3 采用 0.3mm、0.4mm 或 0.5mm 节距的盘内
微导通孔连接盘纠正措施指标 …………… 183