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1、,BGA 簡介&特性分析,SMT Technology Spread,何謂BGA?其構造如何?,BGA,BGA簡介,Fig 1.1 A cross-section of a PBGA,為面陣列構裝(area array packaging)之產品,率先問世之 BGA 為 Motorola OMPAC(1990),目前BGA可分成那幾類?如何區分?,BGA,BGA 種類,PBGA,CBGA?,以構裝型態而言,共分 全陣列(Full-)周 邊陣列(Perimeter-)交錯陣列(Staggered-),以構裝材料而言,共分 PBGA(Plastic Ball Grid Array)CBGA(Cer
2、amic Ball Grid Array),為何要使用BGA而非QFP?優劣如何?,BGA,BGA 優劣,BGA,QFP,PITCH較大,作業簡易,實裝具泛用性,表面實際密度高,表面實際良率高,電氣特性佳,同樣腳數體積縮小約40%,腳易曲折變形,Fine Pitch開發技術難,不具泛用性,約1/2左右,標準BGA之 Solder Bump 共分那幾類?,BGA,BGA 錫球,Eutetic Solder(63/37),Hi-Temp Solder(10/90),Fig 2.2 BGA之 Solder Bump 之種類,何謂NSMD及SMD?,BGA,SMD:Solder Mask Define
3、d,NSMD:Non Solder Mask Defined,PAD 防焊墊,NSMD及SMD有何差異&優缺?,BGA,PAD 防焊墊,為何使用BGA之前需經烘烤?,BGA,BGA 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,BGA,0.030,0.015,6hr,24hr,BGA,BGA 烘烤,BGA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,高溫烘烤目地在上線作業前去除BGA內之濕氣,其 條件為125,時間624hr,低溫烘烤目地在避免烘烤完卻未及
4、上線之BGA,於 開放環境中二次受潮,其條件為555,時間不限,嚴謹正常之高溫烘烤條件應為125,時間24hr,左圖為BGA及PCB烘烤專用之烤箱,其溫度範圍為50250,烘烤時間限制999hr,BGA 組裝時常發生何問題?,BGA,組裝問題,Solder Bump Void,Solder Bump Short,Placement Shift,Solder Land Open,Reliability Aging,Popcorn,Solder Bump VOID 現象(6224M),BGA,VOID 效應,2D X-Ray of 6224M 掃瞄結果,何謂VOID及效應?現象原因為何?,BGA,
5、VOID 效應,X-Ray 斷層掃瞄結果,Void,VOID效應在PBGA及CBGA等有何差異?,BGA,VOID 效應,如何避免VOID效應?,BGA,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PCB Land 受潮氧化(tumbling time),避免Solder Ball 受潮氧化,何謂爆米花 POPCORN 效應?,BGA,POPCORN 效應,因BGA內含之水氣造成爆米花現象,何謂Self Alignment 效應?,BGA,自行對位,Shift,Soldering,Alignment,所謂自行對準效應,即Solder Bump在對位時的偏移 會因
6、錫球達熔點時的表面張力而自行對準,NSMD PBGA 對位限制為1/2 球徑,SMD小於 1/2 球徑,但 以CSP則僅容許2之誤差,Self Alignment 在SMD及NSMD 之差別?,BGA,PAD 防焊墊,迴焊曲線之探討?,BGA,迴焊曲線,A,B,C,BGA,BGA 平整度,Solder Bump剝離點,PCB 變形方向,Reflow convey,Fig 2.1 Solder Side經 Reflow後之變形,BGA,PWB,Solder Side在經 SMT Reflow 時產生向下之彎曲變形,導 致BGA上之Solder Bump產生應力集中而易剝離PCB上 之Pad,BG
7、A,BGA 二次迴焊,Solder Bump剝離點,PCB 變形方向,經 SMT Reflow 時產生向上變形之PCB再經Wave Soldering 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,Reflow convey,Fig 2.2 PCB經 Wave Solderig 後之變形,BGA,PWB,BGA 組裝後變形之可靠度試驗,BGA,可靠度試驗,可承受之 Applied Force 愈大,可靠度愈佳?,Fig 3.1 PCB 可靠度試驗三點檢測法,BGA,BGA 缺點,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(X-Ray,ICT),3.作業條件嚴苛(IR,環境),5.ICT導入時,測試點要全拉出至元件外,6.Rework後之良率不高且成本昂貴,BGA 各項缺點分析:,4.PCB Layout受限制,零件內Mask要完整,且需 預留Rework Space,
