BGA封裝的焊球評測

中心議題：

評價(jià)焊球質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)

如何制作BGA焊球

解決方案：

BGA上使用的焊球直徑一致

制作的焊球保持為圓形

BGA和CSP等陣列封裝在過去十年里CAGR已增長了近25%，預(yù)計(jì)還將繼續(xù)維持此增長率。同時(shí)，器件封裝更加功能化，具有更高的I/O數(shù)量，更細(xì)的節(jié)距。很明顯封裝取得成功的關(guān)鍵因素是用來把器件連接到載體的底板上焊球的完善程度。但是，令人驚訝地是，目前還沒有焊球質(zhì)量的全球標(biāo)準(zhǔn)，封裝公司只能依靠焊球廠商自己的分析來評價(jià)質(zhì)量。

新型焊球生產(chǎn)法可提供一定質(zhì)量水平的焊球，其可重復(fù)性和可控性用傳統(tǒng)的制作方法是得不到的。評價(jià)焊球質(zhì)量主要有三個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)：焊球的生產(chǎn)工藝、完成焊球的氧化程度和焊球的幾何形狀。所有這些條件都將影響B(tài)GA或CSP終端產(chǎn)品的良率、性能和可靠性。

傳統(tǒng)的焊球生產(chǎn)法包括切割細(xì)線或沖孔金屬層得到小金屬顆粒的機(jī)械工藝。顆粒落入熱油池中，熔化為小圓焊料滴。當(dāng)油冷卻時(shí)，焊料滴固化成球狀。此過程有其固有的局限性，因?yàn)槊總€(gè)機(jī)械操作都對顆粒增加了一定量的尺寸和一致性的偏差，產(chǎn)生不能接受的累積效應(yīng)，導(dǎo)致粗糙的尺寸偏差。

影響焊球性能的另一個(gè)因素是眾所周知的缺陷效應(yīng)。簡單地說就是氧化作用。大家都知道焊球在操作、存儲和運(yùn)輸過程中，由于彼此以及與容器壁的碰撞會變黑。氧化作用如果嚴(yán)重，同時(shí)由于流量不足或氧化層太厚在回流中得不到改善，就會對生產(chǎn)非常不利。這些都會在焊球和其相連的襯底焊盤間引起不充分的焊接。很明顯，減少氧化對工藝將是非常重要的。

最后但同樣重要的影響因素是焊球的幾何尺寸、直徑和圓度。大多數(shù)焊球供應(yīng)商采用x和y兩個(gè)方向測量其焊球的直徑。這不是最佳的，因?yàn)楹苋菀族e(cuò)過最大的和最小的焊球直徑。圓度也是一個(gè)需要考慮的因素，但只有極少的焊球供應(yīng)商考慮到。

性能最好的焊球應(yīng)該幾乎是圓的。球的幾何尺寸很重要。首先，如今焊球的淀積設(shè)備很精確，任何古怪形狀的焊球可能會引起設(shè)備發(fā)生障礙，從而大大影響產(chǎn)量。第二，如果在相同的BGA上使用了不同直徑的焊球并且差別很大，那就會引起共面問題。

如前所述，開發(fā)出了一種可消除幾乎所有問題的焊球制作方法，能制作出很圓的焊球，該焊球具有一致的、可重復(fù)的直徑和特別薄的氧化層。此工藝是Henkel的專利，采用了專利的機(jī)械噴射工藝和革新的分類法，具有更高的質(zhì)量控制、很低的雜質(zhì)（氧化作用）和優(yōu)秀的共面性。為了解決氧化作用這個(gè)共同問題，我們開發(fā)了Accurus的工藝以減少表面的氧氣量，從而最小化缺陷效應(yīng)并增加焊球板的壽命。

采用一些獨(dú)特的方法也能解決直徑和圓度問題。我們相信兩種測量焊球直徑的方法不夠簡單。對MulticoreAccurus焊球，至少需要測量10次，有時(shí)甚至更多。最終球的直徑是多次測量的平均值。另外，圓度值(R)由測量球的直徑得到的最大值和最小值之間平均確定的。通常，當(dāng)R值小于0.033時(shí)，可以認(rèn)為球圓度系數(shù)是良好的。