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PCB线路板BGA之绿漆施工

  一、绿漆施工

  BGA腹底之植球垫系採"绿漆设限"方式完成焊接。一旦绿漆太厚(1mil以上)加上垫面太小,将出现波焊不易进入的"弹坑效应"。且截板之植球作业在大量助焊剂与高热量的进攻下,会迫使銲锡渗入绿漆边缘的底部,而令绿漆有浮离的危险。此点与PCB线路板加工垫面锡膏焊接者大异其趣。通常此种载板其SMD铜垫会稍大(有时含镍金在内)者,绿漆可爬上圆周的4mil外围宽度,由于无法流锡到铜垫的外侧直壁,故在应力作崇下其强度已不如全部铜垫所形成的NSMD銲点。加以SMD銲点的应力不易消散,致使其"疲劳寿命"一般只有NSMD的70%而已。事实上一般封装载板之设计者与生产者,对此种逻辑都还不太瞭解,使得手机PCB线路板上各种BGA承接小垫,在未来无铅焊接中之强度将愈来愈不安全。

  (一)、绿漆塞孔

  通常绿漆塞孔的功用是爲了PCB线路板测试时,方便抽眞空使板面得以快速固定;其次是爲了第一面通孔附近的线路或焊垫,免于遭受第二面波焊中的涌锡所侵犯。但塡塞不牢固而破裂者,仍然会遭喷锡或波焊强力压入锡渣所带来的无穷后患。原表中曾列有四种塞孔法,但量产中均不实用。

  (二)、熔焊后的再度波焊

  当双面完成部份零件的熔焊后,经常还需某些元器件的插焊,致使球垫邻近的通孔还会将波焊热量传到第一面去,致使腹底已被Reflow所焊妥的球脚,可能再次遭受到重熔,甚至还可能形成意外的冷焊或开路。此时可利用临时性HeatShield及WaveShield两种外设档热板,在BGA区的上下两面进行隔热。

  (三)、塞孔堵孔的施工

  绿漆孔塞孔施工方式有:乾膜盖孔、印刷淹孔,指印刷板面时顺便进孔双面堵孔指先后在正反面专门刻意堵孔,但其中残留的空气有时高温中会爆出来。专业塞孔,是利用特殊树脂刻意先行塞孔与固化,然后再于双面印刷绿漆。无论何种做法,堪称都是很不容易尽善尽美的困难工法。致于OSP的板子其绿漆之前塞或后塞都行不通,下游惨痛失败的案例比比皆是。由于前塞之后再做OSP时,容易在狭缝中残留药液而伤及孔铜,后塞者的烘烤又将对OSP皮膜不利,确实是左右爲难。

  二、BGA的贴装

  (一)、锡膏的印刷

  所用钢板的开口最好採上窄下宽的梯形穿口,以方便踩脚及印后升起钢板而不惊动锡膏。常用锡膏中之金属部份约占90%,其锡粒大小不可超过开口的24%,以避免印膏边缘的模糊。BGA组装印膏最常用者爲粒径53μm,而CSP则常用粒径38μm。

  脚距1.0-1.5mm之大型BGA,其印刷钢板厚度应爲0.15-0.18mm,低于0.8mm之密距BGA,其钢板厚度应减薄爲0.1-0.15mm。开口之"宽深比"须保持在1.5左右以方便下膏。密距者方垫开口转角处,须呈现圆弧以减少锡粒的卡死。小件密距圆垫者一旦其钢板宽深比须小于66%,则所施工之印膏须比垫面大出2-3mil,使熔焊前的暂时附著力较好。

  (二)、热风熔焊

  90年以后强制对流式热空气已成爲Reflow的主流,其产线中的加热段愈多者,不但容易调整"温时曲线",且产速也会加快。现行无铅焊接者平均须具备10段以上,以方便升温(最多已达14段)。当Profile中的高温已超越板材Tg且又相处太久时,不但会使PCB线路板变软,而且Z膨胀也将造成爆板,以致发生内层线路或PTH断裂等灾害。锡膏中助焊剂须在130℃以上才会展现活性,其活性时间可维持90-120秒。各种零组件之平均耐热极限爲220℃且不可超过60秒。

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