【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第76页
IPC-7095c-6-26-cn 图6-26 波峰 焊 接 时 BGA 焊点 热通 道 A B 波峰焊 接时 B GA 焊点热 通 道 C 波峰 印制线 路 板 热 源 B GA IPC-7095c-6-27-cn 图6-27 避免 BGA 正⾯ 焊点再流 的⽅法 在 波峰焊 中 避免 B GA 正 面 焊点再流 的方 法 B GA 波峰 印制 线 路 板 热 隔 离 （连接 至 载 具 ） 非金属 隔 离 （连接 至 载 具 ） 导…
为了避免电路板正面出现BGA焊点问题，在 锡/
铅波峰焊接过程中其温度不应超过150°C，对 于
无铅合金波峰焊接不应超过190°C。这比密节距
有引线元器件如塑封QFP所允许的最高温度要
低。
图6-25是一例波峰焊过程中混合技术焊接电路板
上焊点可接受的温度曲线。
要确定保持温度低于150°C（对于无铅为190°C）
的各种方法，最好先确定波峰焊工艺中BGA焊
点受热的多种方
式。图6-26展示了三种路径，路
径A是穿过电路板热量由反面传导至正面。路径
B经由导通孔壁传导，沿着连接导通孔的导体到
BGA焊点连接盘。路径C则为位于波峰焊接设备
上方的预加热器产生的对流和辐射。
6.4.3 避免正⾯再流的⽅法 避免正面再流的
方法旨在减少经由上述三种路径之中的一种或
多种路径传递至BGA焊点的热量，图6-27说明
了这些方法。可在BGA
封装外安装热隔离装置
以避免直接受热于波峰焊接设备内的预热器。
这些热隔离装置可与波峰焊载具机械联结在一
起。
其次，在电路板反面用阻焊膜将导通孔遮蔽。
基于各种原因，导通孔遮蔽工艺在业界运用得
非常普遍。导通孔遮蔽规则在板子设计时应写
进可制造性设计（DfM）。
确定要遮蔽的是那些以较短的路径与BGA连接
盘相连或与电路
板导电平面相连的导通孔。
第三，可在BGA封装位置正下面的印制板反面
放置非金属隔离装置以避免波峰与电路板这些
位置相接触，波峰隔离装置也可以通过非金属
爪与波峰焊载具相连。
选择性波峰焊载具可以利用BGA下面的固体材
料来阻止焊料与电路板反面接触，以及阻止热
量由导通孔传递至连接盘，这会防止BGA焊点
的二次再流。
上述各方法的有效
性可以通过测量波峰焊期间
BGA焊点的温度曲线来确认，以确保温度稳定在
150°C以下。
图6-24 正⾯再流焊焊点⽰例
IPC-7095c-6-25-cn
图6-25 器件混装板正⾯波峰焊温度曲线⽰例
150 ° C
160 ° C
183 °C
80 ° C
温区 # 2
100 ° C
温区 # 1 温区 # 3 芯片 平波
40° C
60 ° C
BGA的最大
峰值温度
为150℃
细节距的最
大峰值温度
为160℃
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图6-26 波峰焊接时BGA焊点热通道
A
B
波峰焊接时BGA焊点热通道
C
波峰
印制线
路板
热源
BGA
IPC-7095c-6-27-cn
图6-27 避免BGA正⾯焊点再流的⽅法
在波峰焊中避免BGA正面焊点再流的方法
BGA
波峰
印制
线路板
热隔离
（连接至载具）
非金属隔离
（连接至载具）
导通孔遮蔽
热源
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6.4.4 ⽆铅电路板的正⾯再流 大部分可供使
用的无铅焊料（包括常见的锡银铜焊料）的熔
点比共晶锡铅焊料高。因此，当对已经再流、
正面贴有无铅元器件的组件进行波峰焊接时，
正 面发生 再流的 风 险 大大降低。对于锡银铜
焊料，板子正面焊点耐受的最大再流温度可达
190°C，而不会对BGA焊点产生任何影响。
6.5 可测试性和测试点的访问 触点的设计差
异对于接触质量和可靠性、可接触
性和之后的
可焊性有着不同的影响，这种影响对于小触点
来说是微不足道的。
6.5.1 元器件测试 随着BGA节距和焊球尺寸
的减小，为充分测试BGA封装，插座制造商的
设计面临越来越多的挑战。插座制造商正着力
于多种尖端设计，以满足亚毫米级节距的BGA
需求。
挑战之一是能够与BGA所有焊球相接触。当与
印制电路板连接时，焊球会融
化并自动对准与印
制电路板上对应的连接盘相连接。因此当BGA
与印制电路板连接时，可容忍较大的焊球位置
偏移。但是在测试和老化时，这些变化必须加
严，因为插座触点对焊球没有自对准能力。
插座探针的设计需要考虑焊球高度的变化。焊
球高度的差异越大，插座探针需要的触及范围
越大。同时测试时，焊球也会变得更易受伤害。
BGA老
化试验会在高温下进行。老化时间/温度
的共同作用会使焊球软化，其软化程度取决于
焊球材料。当测试探针施加压力时，软化的焊
球会出现严重的变形并可能会影响老化过程中
接触质量。插座制造商需要确保探针不会粘附
于软化的焊球同时不会使焊球脱离。
设计插座测试探针也很关键，探针不能以某种
方式凿损焊球或达到这样的程度，即BGA连接到
PCB
期间或之后发生的变形会造成质量或可靠
性问题。一些触点与焊球边缘相接触，还有一
些与焊球头部相接触。对于某些设计，每个探
针都是带弹簧的；另外，所有触点探针在同一
刚性平面内。
6.5.2 测试和⽼化过程中对焊球的损伤 在其
最初状态，BGA上的共晶焊球有光泽且相当圆
整的。焊球的连接、处理和
随后对BGA操作步
骤可能会导致变形、损伤、刺痕和凹痕。
在测试 和 老 化 过 程中的焊球 变形是可预期现
象，只要不影响产品可 用性的 异 常是可接受
的。市场上存在许多触点设计方案，互相竞争
以得到更好的市场份额。每次接触会在焊球上
留下独特的印痕。在测试和老化过程中，这些
探针接触焊球的不同位置，从而在焊
球上留下
各触点独特设计的印痕特征。
已经知道焊球在某些情况下会脱落。不是通过
视觉系统来试图发现焊球是否缺失或者是否在
测试中损伤焊球的问题，而是要仔细优化焊料
连接，并选择与待测器件有良好配合的测试插
座。
一些触点仅对焊球侧面产生影响而不是焊球底
部，焊球底部在接触过程中未被碰到。图6-28表
示了一个这样的例子。
其它的触点会对焊球底部产生影响。图6-29展示
了在底部被接触的焊球。问题在于，在再流焊
过程中，助焊剂可能会被由触点留下的下凹坑
所截留，并在再流加热情况下爆炸，使焊料飞
溅于四周，导致短路等问题。
一些触点设计可防止助焊剂截留。触点探针与
焊球底部接触产生一个可作为助焊剂排出通道
的图形
，这样在再流焊过程中助焊剂不会被截
留。
其它的触点压痕允许助焊剂截留。如果压痕在
焊球底部形成小孔，那么发生助焊剂截留的可
能就很大。处于凹坑浅层中的助焊剂截留可能
不会导致什么问题。只有当凹坑比预期设计大
而容纳足够多的助焊剂才会发生损害问题。
图6-28 镊⼦类⼯具接触焊球侧⾯后图⽰
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