IPC-7095D-CHINESE NP 2019.pdf - 第12页
IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 x 图 6-34 波峰焊接时，到达 BGA 焊点的热通道 … 74 图 6-35 避免 BGA 正面焊点在波峰焊时再流的 方法 ………………………………………… 75 图 6-36 镊子类工具接触焊球侧面后案例 ………… 76 图 6-37 弹簧探针与焊球底部电气接触后的压痕 … 76 图 6-38 面阵列连接盘图形测试 …………………… 77 图 6-39 板拼联 ………………
IPC-7095D-WAM1 CN2019 年 1 月
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图 4-21 带 SnPb37 填充的微线圈弹簧（镀 SnPb40）
柱栅阵列（CGA1152） …………………… 33
图 4-22 聚酰亚胺膜基引线键合 uBGA 封装基板 … 35
图 4-23 单－双金属层载带基板封装内电路布线
比较 ………………………………………… 35
图 4-24 单封装芯片叠加 BGA ……………………… 36
图 4-25 定制八芯片（倒装芯片及金属线键合）
SiP 组件 …………………………………… 36
图 4-26 折叠式多芯片 BGA 封装 ………………… 36
图 4-27 八层焊球堆叠封装 ………………………… 36
图 4-28 单面小外形双排直列存储器模组
（SO-DIMM）存储卡组件 ………………… 37
图 4-29 折叠以及堆叠的多芯片 BGA 封装 ……… 37
图 4-30 叠装封装（PoP）组件 …………………… 37
图 4-31 BGA 连接器 ………………………………… 38
图 4-32 带真空帽的 BGA 连接器 ………………… 38
图 4-33 针栅阵列（PGA）插座引脚 ……………… 39
图 4-34 带有和不带有贴装盖的针栅阵列（PGA）
插座 ………………………………………… 39
图 4-35 盘栅阵列（LGA）接触引脚 ……………… 39
图 4-36 带有和不带有贴装盖的盘栅阵列（LGA）
插座 ………………………………………… 39
图 4-37 BGA 焊球缺失的示例 ……………………… 43
图 4-38 进料检验时共晶焊球中的空洞示例 ……… 44
图 4-39 焊球和连接盘表面状况示例 ……………… 44
图 4-40 建立 BGA 共面性要求 …………………… 45
图 4-41 焊球触点位置公差 ………………………… 45
图 5-1 采用激光打孔生成的 HDI 可能叠构 ……… 47
图 5-2 采用蚀刻和机械工艺生成的 HDI 可能
叠构 ………………………………………… 47
图 5-3 温度超过 Tg 的膨胀率 …………………… 48
图 5-4 热风焊料整平（HASL）表面拓扑结构
比较 ………………………………………… 51
图 5-5 化学镀镍 / 浸金（ENIG）结构说明 ……… 52
图 5-6 镍与镍锡金属间化合物层之间的显示有
裂纹黑焊盘断裂 …………………………… 52
图 5-7 黑焊盘表面典型的龟裂外貌 ……………… 52
图 5-8 浸金表面下大面积区域的黑焊盘，其严重
的腐蚀刺穿富磷层进入富镍层 …………… 53
图 5-9 金脆 ………………………………………… 53
图 5-10 化学镍 / 化学钯 / 浸金（ENEPIG）结构
说明 ………………………………………… 53
图 5-11 直接浸金（DIG）的图形描述 …………… 54
图 5-12 微空洞示例 ………………………………… 55
图 5-13 导通孔堵塞方法 …………………………… 57
图 6-1 BGA 对准标记 ……………………………… 59
图 6-2 BGA 器件的连接盘 ………………………… 61
图 6-3 金属限定连接盘连接外形 ………………… 62
图 6-4 阻焊膜应力集中 …………………………… 62
图 6-5 焊点形状对比 ……………………………… 62
图 6-6 好 / 差的阻焊膜设计 ……………………… 63
图 6-7 金属限定连接盘示例 ……………………… 63
图 6-8 差的阻焊膜定位 …………………………… 64
图 6-9 好的阻焊膜定位 …………………………… 64
图 6-10 焊球随布 BGA 器件的焊球随布连接盘图形
设计 ………………………………………… 65
图 6-11 均匀网格 BGA 连接盘图形 ……………… 65
图 6-12 BGA 象限图形 ……………………………… 66
图 6-13 方形阵列 …………………………………… 66
图 6-14 矩形阵列 …………………………………… 66
图 6-15 有空缺的矩形阵列 ………………………… 66
图 6-16 焊球缺失的方形阵列 ……………………… 67
图 6-17 散布阵列 …………………………………… 67
图 6-18 导体布线策略 ……………………………… 68
图 6-19 不同阵列节距的导体和间距宽度 ………… 69
图 6-20 单根和两根导体布线 ……………………… 69
图 6-21 典型的连接盘至导通孔（狗骨）布局 …… 69
图 6-22 连接盘至导通孔（狗骨）布线选项 ……… 69
图 6-23 BGA 连接盘至导通孔（狗骨）连接盘
图形的优先导体布线方向 ………………… 70
图 6-24 螺钉和支撑的优先布局 …………………… 70
图 6-25 连接器螺钉支撑布局 ……………………… 70
图 6-26 具有焊盘内导通孔结构的 0.75mm 焊球
切片图 ……………………………………… 71
图 6-27 显示导通孔遮蔽与焊球的焊盘内导通孔
设计的切片图示 …………………………… 71
图 6-28 焊盘内导通孔工艺描述（BGA 在顶部） … 72
图 6-29 微导通孔示例（剖面图） ………………… 72
图 6-30 微导通孔内的空洞 ………………………… 72
图 6-31 BGA 接地或电源连接 ……………………… 73
图 6-32 正面再流焊点退润湿和焊球变形案例 …… 73
图 6-33 正面元器件混装板组件，波峰焊温度
曲线 ………………………………………… 74
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图 6-34 波峰焊接时，到达 BGA 焊点的热通道 … 74
图 6-35 避免 BGA 正面焊点在波峰焊时再流的
方法 ………………………………………… 75
图 6-36 镊子类工具接触焊球侧面后案例 ………… 76
图 6-37 弹簧探针与焊球底部电气接触后的压痕 … 76
图 6-38 面阵列连接盘图形测试 …………………… 77
图 6-39 板拼联 ……………………………………… 81
图 6-40 梳形电路示例 ……………………………… 81
图 6-41 使用粘合剂连接 BGA 的散热片 ………… 84
图 6-42 使用卡构连接 BGA 的散热片 …………… 85
图 6-43 用勾住印制板孔的卡钩，连接 BGA 的
散热片 ……………………………………… 85
图 6-44 用勾住焊接在印制板上柱子的卡钩，连接
BGA 的散热片 ……………………………… 85
图 6-45 将散热片引脚通过波峰焊焊接在通孔中，
连接 BGA 的散热片 ……………………… 86
图 7-1 用于宽厚比和面积比计算的模板开孔标识
（焊料模板特征尺寸） ……………………… 88
图 7-2 焊膏浸渍后的 BGA 焊球 ………………… 90
图 7-3 腔体板和 3D 模板 ………………………… 90
图 7-4 带两个空腔的 3D 模板 …………………… 90
图 7-5 狭缝金属刮刀 ……………………………… 91
图 7-6 腔体隔离区 ………………………………… 91
图 7-7 高铅和共晶焊球及其焊点比较 …………… 91
图 7-8 用于离线教学的焊球随布图像捕获 ……… 93
图 7-9 BGA 或其附近各位置的峰值再流温度
示例 ………………………………………… 94
图 7-10 锡铅组件再流焊温度曲线原理图 ………… 96
图 7-11 无铅组件再流焊温度曲线原理图 ………… 96
图 7-12 具有大型和小型元器件的印制板组件上的
热电偶位置 ………………………………… 97
图 7-13 热电偶在 BGA 上的建议位置 …………… 97
图 7-14 热电偶在 BGA 连接器上的适当位置 …… 97
图 7-15 采用 SAC 焊膏（上图），BiSn 基型或韧性
冶金焊膏（中图）和含有树脂焊点增强型
焊膏（JRP）（下图）的 SAC BGA 器件组装
工艺比较 …………………………………… 98
图 7-16 SAC、BiSnAg 以及 JRP 焊膏的再流温度
曲线的比较 ………………………………… 99
图 7-17 由 SAC 焊球和韧性合金铋锡焊膏焊接形成
的混合合金 BGA 焊点 …………………… 100
图 7-18 由 SAC 焊球和铋锡焊点增强焊膏（JRP）
形成的混合合金 BGA 焊点 ……………… 100
图 7-19 对于混合合金 SAC-BiSnBGA 焊点，焊膏量
对铋混合区域的影响 ……………………… 101
图 7-20 对于桨叶触点式 BGA 插座，焊球和焊膏的
三种组合的焊点形状及微观结构 ………… 101
图 7-21 印制板 BGA 连接盘周围阻焊膜去除后的
影响 ………………………………………… 104
图 7-22 敷形涂覆使用不当的影响 ………………… 105
图 7-23 BGA 和其它封装的底部填充粘合剂使用
方法图 ……………………………………… 106
图 7-24 不完全底部填充覆盖的 BGA 封装 ……… 107
图 7-25 两个平行表面之间的底部填充剂
的流动 ……………………………………… 107
图 7-26 底部填充中空洞的示例 …………………… 108
图 7-27 部分底部填充示例 ………………………… 108
图 7-28 角落施加粘合剂的 BGA 显微剖切图 …… 109
图 7-29 角落施加粘合剂的 BGA 顶视图 ………… 109
图 7-30 再流前角落施加粘合剂的关键尺寸 ……… 109
图 7-31 角落施加粘合剂典型的失效模式 ………… 109
图 7-32 BGA 焊点聚合物增强四种方法的示例 …… 110
图 7-33 焊点密封材料（SJEM） …………………… 110
图 7-34 X 射线技术基本原理 ……………………… 112
图 7-35 枕头效应（HoP）焊点的 X 射线示例 …… 112
图 7-36 焊球触点空洞的三个 X 射线图示例 ……… 112
图 7-37 手动 X- 射线系统图像质量的两个示例 … 113
图 7-38 枕形失真和电压过曝的 X- 射线例子 …… 113
图 7-39 透射图像（2D） …………………………… 114
图 7-40 断层合成图像（3D） ……………………… 114
图 7-41 分层成像 3D 自动 X 射线检验（AXI）
截面图像 …………………………………… 114
图 7-42 高质量的 2D 透射 X 射线图像示例 ……… 115
图 7-43 印制板倾斜的斜视观察 …………………… 115
图 7-44 探测器倾斜的斜视观察 …………………… 115
图 7-45 自上向下观看 FBGA 焊点 ………………… 116
图 7-46 FBGA 焊点的斜视图 ……………………… 116
图 7-47 大物台计算机断层扫描（CT）/ 部分
CT 原理 …………………………………… 116
图 7-48 大物台计算机断层扫描（CT）（左侧）和
3D 渲染（右侧），显示枕头效应（HoP） … 117
图 7-49 大物台计算机断层扫描（CT） …………… 117
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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