bga組裝制程能力分析

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1、BGA組裝制程能力分析?由于BGA組裝與現(xiàn)在的焊接裝配技術(shù)完全兼容，芯片規(guī)模的BGA柵格間距為0.5mm、0.65mm、0.80mm，塑料或陶瓷的BGA具有相對較寬的接觸間距（1.50mm、1.27mm、1.00mm），密間距的BGA比密間距的引腳包裝IC較不容易受損壞，且BGA標(biāo)準(zhǔn)允許選擇地去掉接觸點以滿足特定的I/O要求。BGA技術(shù)已發(fā)展為SMT制造業(yè)的前沿技術(shù)，BGA封裝正迅速成為密間距和超密間距技術(shù)所選擇的封裝，在提供一個可靠的裝配工藝的同時達(dá)到高密度的互連，使得在工業(yè)范圍內(nèi)越來越多地采用這種封裝

2、形式。X射線斷層照相檢查設(shè)備在BGA組裝中的應(yīng)用直到BGA使用到產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計中的時候，大多數(shù)PCB與電子制造商還沒有發(fā)現(xiàn)將X光檢查使用到其生產(chǎn)過程中的太多需要。傳統(tǒng)的方法，諸如人工視覺檢查（MVI）和電氣測試，包括制造缺陷分析（MDA）、在線測試（ICT）和功能測試（FBT），已經(jīng)足夠。可是，這些方法不足以檢查隱蔽的焊錫點問題，諸如空洞、冷焊和焊錫附著差。X光檢查系統(tǒng)是一個被證實的、檢查隱蔽的焊錫點、幫助建立與控制制造過程、分析原型、確認(rèn)過程缺陷的工具。它們效率高、并且與MDA、ICT和AOI系統(tǒng)不一樣，

3、它們可以迅速確認(rèn)短路、開路、空洞和BGA及其它區(qū)域排列組裝在板上的錫球不對準(zhǔn)，監(jiān)測過程品質(zhì)和提供統(tǒng)計過程控制（SPC）所要求的即時反饋數(shù)據(jù)。X射線斷層照相設(shè)備可以把焊球分層，產(chǎn)生斷層照相的結(jié)果。X射線斷層照相的圖片能夠根據(jù)CAD原始設(shè)計數(shù)據(jù)和用戶設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行自動分析焊點，它實時地進(jìn)行斷層掃描，能夠在幾十秒或2min之內(nèi)對PCB兩面的所有元件的所有焊點進(jìn)行精確的對比分析，得出焊接合格與否的結(jié)論。BGA組裝過程及其變異來源為了更有效地使用X光檢查系統(tǒng)，我們必須明確BGA組裝過程的控制參數(shù)和參數(shù)控制極限。BG

4、A組裝過程概述如下：錫膏印刷→檢查→BGA放置→回流焊→檢查。在生產(chǎn)過程中，具有共晶錫球的BGA貼裝在錫膏中時，其位置通常在回流期間通過液態(tài)焊錫的自我對中得到糾正，因此貼裝精度不象密腳引腳型元件那么關(guān)鍵，故BGA器件組裝工藝中主要的控制環(huán)節(jié)是錫膏印刷和回流焊。當(dāng)然，焊接點的形狀和尺寸的變異也與其它許多因素有關(guān)。要消除所有變異是不可能的，因此生產(chǎn)過程控制的關(guān)鍵是減少每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的變異。對不同變量及其對最終組裝產(chǎn)品的影響要進(jìn)行仔細(xì)分析和量化處理?？紤]從BGA器件到PCB組裝整個過程，影響焊接點質(zhì)量的主要變量有

5、：1．焊球體積;2．BGA器件焊盤尺寸;3．PCB焊盤尺寸;4．錫膏印刷量;5．回流焊過程中BGA器件變形;6.回流焊過程中BGA器件貼裝區(qū)域PCB變形;7．貼片放置精度;8．回流焊溫度曲線。不管用哪種檢查設(shè)備進(jìn)行檢查，判斷焊點的質(zhì)量是否合格都必須有依據(jù)。IPC-A-610C的12.2.12專門對BGA焊點的接收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了定義。優(yōu)良的BGA焊點的要求是焊點光滑、圓、邊界清晰、無空洞，所有焊點的直徑、體積、灰度和對比度均一樣，位置對準(zhǔn)，無偏移或扭轉(zhuǎn)，無焊料球。BGA組裝制程能力研究以下論述是針對具有共晶錫球

6、、使用免清洗焊膏、520腳塑料封裝PBGA器件，其尺寸為2″2″，有五層錫球陣列。對BGA放置精度、BGA回流焊過程中焊點開路和焊點短路產(chǎn)生幾率等，進(jìn)行6Sigma制程能力分析。其數(shù)據(jù)統(tǒng)計及計算前提假設(shè)如下：1．BGA器件和PCB板上的焊盤尺寸無變異;2．BGA器件無變形（回流焊過程）;3.回流焊后根據(jù)焊點（錫球和錫膏）平均體積計算平均標(biāo)準(zhǔn)偏差;4．BGA器件重量假設(shè)由浮力和表面張力而平衡;5．焊盤和共晶錫球，可焊性好;6．所有分布均為正態(tài)分布。BGA放置使用標(biāo)準(zhǔn)SMT設(shè)備進(jìn)行BGA放置。一般貼片設(shè)備具備

7、BGA共晶錫球圖象識別能力，其放置過程能力為：3mils@6sigma其它影響放置過程能力的變量有：錫膏印刷能力＝4mils@6sigmaPCB焊盤X、Y位置精度＝3mils@6sigma共晶錫球X、Y位置精度＝3mils@6sigma合并標(biāo)準(zhǔn)偏差可估算為：c＝1＋2＋3＋4＋…其中,1，2，3，4…為制程各變異組成部分的標(biāo)準(zhǔn)偏差。由此可計算出制程能力為6sigma時，最大放置偏差為6.53mils。焊盤尺寸為直徑28mils，因錫膏熔化時表面張力產(chǎn)生的器件自我對中，該放置偏差可忽略，排除了BGA器件放置

8、偏離的顧慮。雖因PCB流轉(zhuǎn)過程中運動或操作者人為因素會使錫球?qū)?zhǔn)存在偏差，但就BGA器件放置過程而言，其制程能力為6sigma水平。焊點開路在組裝過程中，因共晶錫球塌陷不足而產(chǎn)生焊點開路。對520腳PBGA，共晶錫球為直徑30mils的球體，其形成過程標(biāo)準(zhǔn)偏差為500mils3（以體積計算），共晶錫球體積規(guī)格值為14130mils3。BGA和PCB上的焊盤直徑均為28mils，錫膏印刷厚度通常為6mils，故BGA錫球器件側(cè)的