浅谈BGA贴片工艺

       20世纪70年代以来，随着生产技术的发展，对芯片集成度的要求也在不断提高，为了满足发展的需要，元件的封装也经历了不同的发展阶段。
      最初的DIP封装（双列直插式封装）应该是被人所熟知，但受其引脚数目适合在100以内的局限，已退出主流封装领域。在80年代出现的QFP封装（塑料方形扁平式封装），一方面解决了DIP引脚数目的瓶颈，另一方面，又受制于引脚间距不能小于0.3mm，也只能接收被TSOP取代的命运。TSOP封装（薄型小尺寸封装）时至今日仍是封装的主流工艺，TSOP适合高频应用环境，可靠性也比较高。但随着芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格，在原有的封装基础上又增添了新的方式，即球栅阵列封装，简称BGA。BGA封装技术已经在图形处理芯片( GPU)、主板芯片组等大规模集成电踣的封装领域得到了广泛的应用。它的I/O引线以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，引线间距大，引线长度短，这样BGA消除了精细间距器件中由于引线而引起的共面度和翘曲的问题。

随着BGA技术的广泛使用，BGA贴片工艺也得到了长足的发展、完善。但是初步接触BGA芯片的设计工程师难免也会存在一些疑问，因为在制作设计首板的时候经常碰到BGA芯片贴片不好控制、合格率低、不好维修等等，这些也是人之常情。因此用以下篇幅对本司的BGA贴片工艺流程进行简述，以期解决大家心头的一些疑虑。
     本司的BGA贴片工艺流程如下： PCB烘烤、BGA烘烤 → PCB来料检查 → 丝印锡膏 → 印锡效果检查→ 机器自动贴片 → 炉前QC检查 → 过回流炉焊接 → 焊接效果检查 → IPQC(抽检) → 半成品包装。
BGA的烘烤是有规定的：温度要设置为125℃，相对湿度要控制在60% RH以内。
烘烤之后的BGA，要在8小时之内用完，如果不能在8小时内用完，使用时需进行二次烘烤。生产中未用完的BGA物料要放到防潮箱内保存。
   在印刷时，采用不锈钢制的60°金属刮刀。印刷的压力控制在3.5 kg～10 kg的范围。印刷的速度控制在10 mm/s～25 mm/s之间，元器件的引脚间距愈小，印刷速度愈慢。印刷后的脱离速度一般设置为1 mm/s之间，如果是 μBGA 或CSP器件脱模速度应更慢大约为0.5 mm/s。另外，在印刷焊膏注意控制操作的环境。工作的场温度控制在25 ℃左右，温度控制在55%RH左右。印刷后的PCB在半小时以内进入回流焊，防止焊膏在空气中显露过久而影响质量。
工艺流程的规范是确保BGA贴片工艺得到保障的一部分，还有一部分是设备也要达到工艺要求水平，所以本司采购的设备都是全新产品，不进购二手设备。贴片机使用三星SM421、SM321、SM321S，丝印机是AK-800、AK-680FP，回流焊机则使用ES-800。
在硬件得到保障的前提下，还着重对操作人员的培训。定期对操作人员进行产品及操作的理论培训与实操培训，理论分需达到85分以上、实操需工艺技术认可两者方可合格。在对以上三个方面同时进行严格控制下，BGA贴片工艺的合格率基本达到99%，将BGA的返工维修率控制在最低。返修合格率也达到100%。总而言之，只有了设备的保障和正确的工艺流程再加上人员的培训BGA芯片的贴装其实是比TSOP芯片更为可靠。其实这也是电子产品发展的潮流趋势的必然。
   在此也是对本司的BGA贴片工艺进行一个简单的全面描述，在以后的工作中也会不断对出现的新工艺中的常见故障进行技术分析，与大家共同讨论，提高大家对BGA贴片工艺的认识！