基于焊接工艺优化的混装BGA 焊点孔洞研究

韩立帅，王玉忠

（工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 511370）

0 引言

随着电子产品朝小型化、便携化和高集成化方向发展，对芯片的尺寸要求也越来越小，与传统的封装形式相比，焊球阵列封装（BGA：Ball Grid Array）芯片具备封装尺寸小、I/O 数多、电性能更好和贴装成品率更高等优点，因此被广泛地应用于工程项目中。焊点是产品互联结构中的重要组成部分，BGA 封装焊点以阵列的形式排布在芯片下方，直接承担着机械支撑、电气连接和散热作用。

同时，BGA 封装元器件在组装生产过程中，由于材料和工艺水平等因素的限制，焊接完成后会产生各类缺陷。有研究表明，焊点孔洞占BGA 焊点总缺陷的22%[1]，对于行业内相关验收标准总结，孔洞面积比在15%～25%的范围内可以接受，而过大的孔洞是有害的[2]。印制电路板协会制定的IPC 610D中规定焊点中25%或以下的孔洞比是可以接受的[3]。国内外学者对孔洞带来的可靠性影响进行了研究，例如：Mohammad Yunus[4]等人通过扭转测试和热循环测试来研究孔洞对BGA 焊点寿命的影响；Ladani L J[5]等人通过有限元仿真分析研究了不同孔洞面积比对焊点寿命的影响；国内学者进行了热循环载荷条件下不同位置和尺寸的孔洞对焊点的热疲劳寿命影响研究[6-11]。由于孔洞在焊点中的隐蔽性高、难以发现，在实际的工作过程中可能会对产品的可靠性带来影响，因此，通过优化焊接工艺的方式来避免BGA 焊点中产生较大的孔洞是极其必要的。

1 BGA 空洞率摸底

本文对经过混装工艺焊接后BGA 焊点孔洞尺寸和微观组织均匀性进行了研究。……