BGA特性原理目錄一、BGA元件簡介二、BGA的優缺點三、BGA的使用四、BGA組裝問題1.1BGA的定義1.2BGA的分類1.3BGA的結構一、BGA元件簡介BGA﹕BallGridArray,球柵陣列(門陣列式球型封裝)1.1BGA的定義PBGA:plasticBGA塑料封裝的BGA

CBGA:ceramicBGA陶瓷封裝的BGA

CCGA:ceramiccolumnBGA陶瓷柱狀封裝的BGA

TBGA:tapeBGA載帶球柵陣列1.2BGA的分類1.3PBGA的結構(1)PBGA內部結構PBGA的結構載體FR4(BTbesimaleimidetriazine)樹脂(含有聚合物)Tg(玻璃化轉變溫度)115°C-125°C170°C-215°CTg

高﹑封裝尺寸穩定性好連接方式﹕金屬絲壓焊封裝﹕塑料模壓成型焊球﹕63/370.75-0.89間距﹕1.01.27.1.5mmCBGA和CCGA的結構比較(2)CBGA和CCGA結構TBGA的內部結構(3)TBGA的結構313接腳PBGA封裝與304接腳PQFPBGA的優點(1)BGA和QFP相比較﹐同樣的引腳情況下﹐其占用面積

小﹐高度低。(2)散熱特性好﹐芯片工作溫度低。(3)電氣性能優于常用的QFP

和PGA封裝器件。(4)元件設計和制造,裝配相對容易(5)I/O引線間距大。(6)封裝可靠性高。二、BGA的優缺點BGA的缺點印刷電路板的成本增加

焊后檢測困難﹐反修困難

PBGA對潮濕很敏感﹐封裝件和襯底裂開。

PBGA潮濕敏感等級3.1PAD防焊墊3.2BGA烘烤三、BGA的使用何謂NSMD及SMD?SMD:SolderMaskDefinedNSMD:NonSolderMaskDefined3.1PAD防焊墊NSMD及SMD有何差異&優缺?SelfAlignment在SMD及NSMD之差別?為何使用BGA之前需經烘烤?因BGA本身屬於濕氣敏感元件,根據JEDEC水氣含量件分級表,濕氣敏感元件曝露的時間超過其表上時間時,在烘烤過程中易產生爆米花(POPCORN)效應3.2BGA烘烤0.0300.0156hr24hr左圖為BGA及PCB烘烤專用之烤

箱,其溫度範圍為50~250℃,烘烤時

間限制999hrBGA之烘烤條件及方式為何?BGA之烘烤共分兩種,即高溫及低溫烘烤高溫烘烤目的在上線作業前去除BGA內之濕氣,其條件為125℃,時間6~24hr

低溫烘烤目的在避免烘烤完卻未及上線之BGA,於開放環境中二次受潮,其條件為55±5℃,時間不限嚴謹正常之高溫烘烤條件應為125℃,時間24hr4.1BGA組裝時常發生何問題

4.2VOID效應

4.3POPCORN效應

4.4自行對位

4.5迴焊曲線之探討

4.6BGA平整度

4.7BGA二次迴焊

4.8可靠度試驗

4.9BGA各項缺點分析四、BGA組裝問題BGA組裝時常發生何問題?SolderBumpVoidSolderBumpShortPopcornPlacementShiftSolderLandOpenReliabilityAging4.1BGA組裝時常發生何問題

2DX-Rayof6224M掃瞄結果SolderBumpVOID現象(6224M)4.2VOID效應X-Ray斷層掃瞄結果Void何謂VOID及效應

?現象原因為何?VOID效應在PBGA及CBGA等有何差異

?如何避免VOID效應?提高助焊劑活性與助焊劑含量調整迴焊曲線縮短作用時間避免PCBLand受潮氧化(tumblingtime)避免SolderBall受潮氧化何謂爆米花POPCORN效應?因BGA內含之水氣造成爆米花現象4.3POPCORN效應ShiftSolderingAlignment何謂SelfAlignment效應

?所謂自行對準效應,即SolderBump在對位時的偏移會因錫球達熔點時的表面張力而自行對準NSMDPBGA對位限制為1/2球徑,SMD小於1/2球徑,但以CSP則僅容許2o之誤差4.4自行對位

ABC4.5迴焊曲線之探討SolderBump剝離點PCB變形方向ReflowconveyFig2.1SolderSide經

Reflow後之變形

BGAPWBSolderSide在經SMTReflow時產生向下之彎曲變形,導致BGA上之SolderBump產生應力集中而易剝離PCB上之Pad4.6BGA平整度SolderBump剝離點PCB變形方向ReflowconveyFig2.2PCB經

WaveSolderig後之變形

BGAPWB

經SMTReflow時產生向上變形之PCB再經WaveSoldering產生PCB軟化而向下彎曲,此時BGA端電極已經歷二次應力破壞,最易剝離4.7BGA二次迴焊可承受之AppliedForce愈大,可靠度愈佳?Fig3.1PCB可靠度試驗三點檢測法BGA組裝後變形之可靠度試驗4.8可靠度試驗1.Rework(Repair)不易,程序複雜費時2.產品作業後無法以目檢察覺不良(