BGA 组装工艺流程：从焊盘准备到回流焊接的实操要点
来源：捷配
时间: 2025/10/14 09:19:46
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BGA 组装是 “高精度、强协同” 的系统工艺，需经过 “焊盘准备→焊膏印刷→BGA 贴装→回流焊接→初步检测” 五大核心步骤，每个环节的参数偏差（如焊膏量 ±0.1mg、贴装偏差 ±0.03mm）都可能导致焊点失效。与传统 QFP 组装相比，BGA 对每个步骤的精度、材料选择、设备要求更严格，需结合具体参数与实操案例，确保工艺落地。?
一、焊盘准备：PCB 端的基础保障?
PCB 焊盘是 BGA 焊点的载体，焊盘设计与处理直接影响焊点可靠性，核心要点：?
- 焊盘设计规范：?
- 尺寸：焊盘直径比焊球直径小 10%-20%（如 0.4mm 焊球，焊盘直径 0.32-0.36mm），避免焊球焊接后偏移；?
- 布局：严格按 BGA 封装的球图（Ball Map）设计，球距偏差 ±0.01mm，确保与 BGA 焊球精准对齐；?
- 阻焊层：阻焊层开口比焊盘大 0.05-0.1mm（如 0.36mm 焊盘，开口 0.41-0.46mm），避免阻焊层覆盖焊盘导致焊膏无法附着；?
- 焊盘表面处理：?
- 常用沉金（Au 厚度 0.1-0.3μm，Ni 厚度 1-3μm），耐氧化、焊接性好，适合无铅工艺；?
- 避免用 OSP（有机保焊剂）处理（OSP 层易在高温下分解，导致焊点虚焊），尤其 0.5mm 以下球距的 BGA；?
- 清洁要求：?
- 焊盘表面无油污、氧化（氧化会导致焊膏润湿性差），可用异丙醇擦拭，或通过热风枪（80-100℃）去除表面氧化层；?
- 案例：某 PCB 焊盘因存储不当氧化（表面发黑），BGA 焊接后虚焊率达 15%；用砂纸（400 目）轻轻打磨焊盘，重新沉金后，虚焊率降至 0.5%。?
二、焊膏印刷：控制焊点质量的核心环节?
焊膏印刷是 BGA 组装的 “第一道关卡”，焊膏量、印刷精度直接决定焊点是否桥连、虚焊，核心要点：?
- 焊膏选择：?
- 类型：无铅焊膏优先选 Sn96.5Ag3.0Cu0.5（SAC305），熔点 217℃，适合 BGA 焊接；球距≤0.6mm 的 BGA 用焊粉粒度 3#（25-45μm），避免焊粉过大导致桥连；?
- 粘度：25℃时粘度 200-300Pa?s（用粘度计测量），粘度太高易导致印刷不饱满，太低易导致焊膏塌陷；?
- 钢网设计：?
- 厚度：0.12-0.15mm（0.4-0.5mm 球距），厚度偏差 ±0.01mm；?
- 开孔：开孔直径比焊盘小 5%-10%（如 0.36mm 焊盘，开孔 0.33-0.34mm），开孔深度与钢网厚度一致，避免焊膏量过多；?
- 定位：钢网需与 PCB 精准对齐（偏差≤0.02mm），通过 PCB 上的定位孔固定；?
- 印刷参数：?
- 刮刀：不锈钢材质，角度 45°-60°，压力 10-20N（根据焊膏粘度调整，粘度高则压力大）；?
- 速度：20-50mm/s，速度过快易导致焊膏不饱满，过慢易导致焊膏粘刮刀；?
- 脱模：钢网与 PCB 分离速度 1-3mm/s（慢脱模，避免焊膏拉尖）；?
- 案例：某 0.5mm 球距 BGA 印刷时，因钢网开孔直径与焊盘相同（0.36mm），焊膏量过多，桥连率达 20%；将开孔缩小至 0.33mm 后，桥连率降至 1%。?
三、BGA 贴装：精准对齐的关键步骤?
BGA 贴装需将芯片焊球与 PCB 焊膏精准对齐，贴装偏差过大会导致焊点偏移、应力集中，核心要点：?
- 设备要求：?
- 贴片机精度：定位精度 ±0.02mm，重复精度 ±0.01mm，需带视觉识别系统（CCD 相机，分辨率≥1000 万像素）；?
- 吸嘴：根据 BGA 封装尺寸选择，吸嘴直径比封装对角线小 10%-20%（如 15mm×15mm BGA，吸嘴直径 12-13mm），确保吸附稳定；?
- 贴装流程：?
- 视觉定位：先识别 PCB 上的基准点，再识别 BGA 封装的边缘或标记点，计算偏移量（X、Y、θ 方向）；?
- 精准放置：贴装压力 50-200g（根据 BGA 重量调整，10mm×10mm BGA 用 50-100g），放置速度 5-10mm/s，避免冲击导致焊膏偏移；?
- 贴装偏差要求：X/Y 方向偏差≤10% 球距（0.5mm 球距≤0.05mm），θ 方向偏差≤0.5°；?
- 案例：某 BGA 贴装时 θ 方向偏差 1°（0.5mm 球距），导致边缘焊球与焊盘对齐偏差 0.08mm，焊接后焊点开裂率达 8%；调整贴片机 θ 方向补偿，偏差控制在 0.3° 以内后，开裂率降至 0.3%。?
四、回流焊接：实现焊点可靠连接的核心工艺?
回流焊接通过精准的温度曲线，使焊膏熔化、润湿、凝固，形成可靠焊点，BGA（尤其无铅）对温度曲线敏感，核心要点：?
- 温度曲线设计（以 SAC305 焊膏为例）：?
- 预热阶段（Preheat）：温度从室温升至 80-120℃，时间 60-120s，升温速率 1-2℃/s，去除焊膏中的助焊剂溶剂；?
- 恒温阶段（Soak）：温度 120-150℃，时间 60-90s，激活助焊剂，防止温度骤升导致芯片损坏；?
- 回流阶段（Reflow）：温度从 150℃升至峰值 235-245℃（高于熔点 18-28℃），时间 30-60s，确保焊膏完全熔化；峰值温度偏差 ±5℃，避免过高导致焊球氧化；?
- 冷却阶段（Cooling）：温度从峰值降至 80℃以下，时间 60-90s，降温速率 2-3℃/s，避免焊点结晶不良；?
- 设备要求：?
- 回流焊炉：温区数量≥8 区（确保温度均匀），温控精度 ±1℃，氮气保护（氧含量≤500ppm），减少焊球氧化；?
- 案例：某无铅 BGA 回流焊时，峰值温度仅 225℃（低于要求 235℃），焊膏未完全熔化，虚焊率达 12%；将峰值温度调整至 240℃后，虚焊率降至 0.8%。?
五、初步检测：快速筛选明显缺陷?
回流焊接后需进行初步检测，筛选桥连、偏移等明显缺陷，为后续 X 射线检测减负：?
- AOI 检测：检测 BGA 边缘焊球的偏移、桥连（中心焊球不可见），分辨率≥20μm，检测速度 1-2 块 / 分钟；?
- 外观检查：目视检查 BGA 封装是否倾斜、开裂，焊膏是否溢出封装边缘；?
- 电气测试：用飞针测试机检测关键引脚的导通性，筛选完全开路的缺陷（如焊球未接触焊盘）。?
BGA 组装工艺的核心是 “精准控制每个环节的参数”—— 焊盘准备确保基础可靠，焊膏印刷控制焊点数量，贴装保证对齐精度，回流焊实现可靠连接，每个步骤环环相扣，缺一不可。只有严格遵循实操要点，才能降低缺陷率，提升 BGA 组装的可靠性。
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