引言

伴随着半导体工业的飞速发展，半导体集成电路的I/O数不断增加，传统的四边扁平封装（QFP）的管脚间距变得越来越窄。这使得后道安装工艺的成本越来越高，出现焊接缺陷的概率也越来越大。为了避免四边封装管脚间距变窄所引发的问题，出现了球面阵列（BGA）封装形式，并在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

由图发现随着泵浦光对薄膜的不断辐照，薄膜的透过率开始下降，同时反射率开始升高，并且最终都稳定于某一值处.利用入射功率为0.9 W的探针光，对三组厚度薄膜进行辐照实验，得到了不同膜厚薄膜透过率、反射率随辐照时间变化情况，如图7.

与塑封四边扁平封装（PQFP）相比，塑封球面阵列（PBGA）封装器件的板级I/O密度有了很大提高。由于连线分布电感的减小，集成电路的电性能参数也得到了提高，同时，器件通过安装板的散热效果也得到了很大改善。

虽然PBGA封装有以上诸多优点，但PBGA封装的工业化板级安装也面临着许多新的挑战。主要的挑战来自焊点的检查和返修。通常情况下，虽然PBGA板级安装的合格品率远高于传统的PQFP封装，但由于PBGA焊点的检查和返修的成本很高，控制PBGA组件焊点开路失效显得尤为重要。

下文通过几个典型案例，分析PBGA焊点开路的失效机理，并相应地提出减少PBGA焊点开路的失效的工艺改进措施。

1 PBGA焊点开路典型失效机理及工艺优化措施

1.1 焊接浸润不良引发开路

图1是一个PBGA开路焊点的横截面图。开路部位位于PCB板一侧的焊锡和金属间化合物（IMC）之间，失效焊点处于球阵列的中间部位。焊锡浸润不良是造成此种失效的主要原因。

造成焊锡浸润不良的一个可能的原因是BGA焊盘的可焊性差。通常情况下，为了防止铜焊盘的可焊性退化，焊盘上往往覆盖一层锡铅合金。由于锡铅合金的组成/形态以及PCB板的贮存条件等不够理想，造成其对焊盘的保护效果变差，使得铜焊盘的可焊性退化。另一方面，对于双面安装的PCB板，一般主面板在焊装器件前要经受一次回流焊加热过程，此过程也会造成焊盘的可焊性退化。BGA器件一般在主面板一侧，而且BGA焊盘的尺寸非常小，焊盘上的焊膏量也就非常少，加之焊接BGA的焊膏中通常使用免清洗助焊剂，以上诸多因素都会造成焊接浸润不良。

造成BGA焊接浸润不良的另外一个原因是焊接时加热效果差。焊接过程是从助焊剂清除焊接面的金属氧化物及非金属杂质开始的；之后是焊锡熔化浸润形成焊点。助焊剂清除效果对接下来的焊接是非常关键的。研究表明，如果温度偏低，助焊剂清除效果将变得非常差。和其它封装形式的表贴元器件不同，BGA的焊点被器件遮挡，特别是球阵列中心区域的焊点，更容易出现受热不良的问题。

由于PCB与PBGA之间的热膨胀系数的失配，造成了在回流焊的高温段，边缘焊点的严重错位。

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前者生成的空调系统在设备特征中存在数据理想化的问题，在管路布置中存在偏差。接下来，分别对两者进行修正，并对系统进行图示化处理。

1.2 PCB和PBGA的热稳定性差造成焊点开路失效

图2是此种失效模式焊点的横截面图。失效焊点位于球阵列的一边角部位。很明显，焊球与焊膏之间根本就未发生熔焊。焊球严重变形，与焊盘间错位严重：甚至用肉眼从侧面可以看到焊球的错位（如图3所示）。图4是失效焊点所在列的横截面图像。从图4可以看出，边缘焊点的错位严重，中间焊点错位不明显，说明PCB与PBGA基板的热失配是造成焊点错位的原因。

失效焊点所在列边缘焊点与中心的高度差比较大（见图4）。该数值在失效焊点列为0.05~0.06 mm；而对于正常焊点列，该值约为0.03 mm。另一方面，此种失效模式与PBGA基板厚度也有关系。PBGA基板厚度越薄，越容易发生此种模式失效。

此种焊点开路的失效模式，具有以下特点：

两南限气、鲁冀限电、环保检查、减产停产……于是乎，国内尿素市场全面普涨，你Get到了吗？然而很多地方，需求不旺盛，成交不活跃，你Get到了吗？

1）失效焊点通常位于阵列的边角部位；

反冲质子的立体角是影响中子探测效率和中子能量分辨率的一个主要因素。反冲质子立体角由质子准直器的尺寸决定，但在y方向质子准直器的高度达到一定值后，则由反冲质子准直器的尺寸和二极偏转磁铁的磁隙高度共同决定。利用数值模拟程序模拟计算了质子准直器尺寸对中子探测效率和中子能量分辨率的影响，计算中聚乙烯靶的高度和宽度分别为4 cm和2 cm。图9为中子探测效率及中子能量分辨率随质子准直器宽度的变化关系。由图9可见，随着质子准直器宽度的增加，反冲质子的探测立体角增大，中子探测效率近似线性增加，中子能量分辨能力降低。

3）开路失效焊点错位严重；

通过将熔化时间从53 s延长到75 s，提升最高温度由208 ℃到218 ℃，降温速度由0.72 ℃/s到1.1 ℃/s，失效发生几率由0.16 %降为0.05 %（统计样本约为两万）。进一步将降温速度提升到2.2 ℃/s，失效发生几率降为0.001 4 %（统计样本约为七万）。

2）焊点的开路失效可以通过再次对PBGA组件加热实现对开路焊点的修复；

  

图1 PBGA开路焊点横截面图

  

图2 失效模式下焊点横截面图

  

图3 焊球错位图

4）焊球和焊膏之间似乎就未发生焊接。

彭伟民最后一句话令刘丽芳无比寒心。在丈夫面前，刘丽芳一向是言听计从百依百顺，关键时候，丈夫却不肯为她做出半点让步。刘丽芳放下电话，去了卫生间。

焊接是通过接触的熔融焊锡的相互浸润融合来实现的。显然，此种失效模式不可能是由焊球和焊膏界面存在沾污造成的，因为沾污不可能只存在于边角焊点界面，而且沾污也不会造成焊点的变形和错位。以下叙述反映了此种焊点失效模式的发生过程：

实践证明，在回流焊过程中，通过适当延长焊锡熔点（183 ℃）以上的加热时间，可以改善中心区域的焊点加热效果。另外，通过适当缩短预热（150~180 ℃）时间，可以减少助焊剂的挥发，也有利于提升焊接时的浸润效果。

1）PBGA器件芯片与基板的热胀系数不同，造成PBGA在回流焊的高温阶段，边缘上翘；

“前段时间，社区里有对父子不和，我就采用了激将法。”李敬益口中的这对父子，父亲是汉族，儿子随母亲是彝族。不久前，这对父子打架打到了社区里，儿子说：“他是我爹，他拿钉锤打我，我没有还手。”父亲说：“打，该打，白养了。”李敬益看这父亲还要下手，立即吼道：“你既然不要儿子了，就干嘛，把他敲死！”此话一出，这父亲愣了愣，随即缓和下来。

3）当温度降低，但仍在固化温度以上时，焊球与焊膏之间的空隙消失；但因温度较低，球与焊膏之间不能发生焊接。只是造成软化焊球的严重变形(如图2所示)。

2）以上两种效果的共同作用，造成回流焊的高温阶段，在球阵列的边缘焊点，熔融的焊球与焊膏之间出现空隙；

根据以上的分析可知，避免出现此种失效的最好办法是选用热稳定性能好的PCB和PBGA器件。然而，对于从事来料加工的电子制造商，更换原料是比较困难甚至是不可能的。能够实现的选择就是优化工艺。适当地延长熔化时间，提高最高温度，加快熔点以上的降温速度，可以有效地降低此种失效模式的发生几率。这是因为延长熔化时间，提高最高温度，可以使位于阵列中心区的焊球“塌陷”的更厉害，有利消除边缘焊球与焊膏之间的“空隙”，同时也有利于焊球与焊膏之间的焊接。降低温度可以使PCB和PBGA的变形得到恢复。加快熔点以上的降温速度，可以使焊球和焊膏在丧失焊接能力之前，变形得到恢复。

妇科护理对于患者和婴儿来说都是相当重要的,它关乎到了是两个及以上人的安全问题,容不得一丝一毫的疏忽。虽然就目前的情况来看在妇科护理工作当中还存在着比较多的安全隐患,但是相信在经过院方和患者的重视之后,在一定的改善措施之下这种情况会得到很大的改善,无论是护理人员还是患者都能够在较好的交流沟通当中意识到妇科护理的重要性,明白自身所处位置该做的事情,进一步降低妇科护理当中安全隐患问题的发生几率。

1.3 焊膏量不足造成焊点开路失效

虽然焊球的塌陷可以补偿焊膏量不足产生的问题，但这种补偿效果可能被PBGA边缘的上翘所抵消，从而造成开路。某组装板功能测试时，发现从边缘算起，第三排有一开路焊点。X透射图像未发现明显异常。解焊PBGA器件，发现失效焊点的焊球附着在PBGA一侧（如图5所示），而周围其它焊点焊球的大部分则附着在PCB一侧（如图6所示）。失效焊点的焊球和焊膏似乎就未发生焊接。去除PCB焊盘上残留的焊锡，失效焊点的焊盘和其它焊盘比较无明显异常。用微型波峰焊炉将PCB焊盘浸锡，失效焊点的焊盘的浸锡量明显多于其它焊盘（如图7所示）。由于经过焊接过程后，或多或少会造成焊盘的可焊性降低，由此也可推断，失效焊点的焊盘在前期回流焊过程中，和PBGA焊球未产生焊接。

“人无远虑，必有近忧。”这句话可以理解为今天面临忧患，是因为之前没有深思熟虑，没有警惕将来可能发生的祸患。安全来自警惕，如果对将来多做一些思考，时时戒备，就有可能避免祸患了。

  

图4 失效焊点所在列横截面图

  

图5 失效焊点的焊球附着在PBGA一侧

  

图6 其它焊点焊球的大分部附着在PCB一侧

一般来讲，在PBGA器件组装前对器件进行功能测试可以剔除上述有缺陷的器件。但组装前测试也带来一些问题：除了增加额外的工作量外，测试还可能造成对焊球的损坏。另外，由于接触原因，还可能造成误判。实际当中，来料PBGA存在上述缺陷的几率很小。

1.4 PBGA和PCB来料问题造成焊点开路

图8所示的焊点开路点位于PBGA一侧的焊球和焊膏之间。显然，此失效是由PBGA器件来料的缺陷造成的。

  

图7 失效焊点焊盘浸锡量

  

图8 位于PBGA一侧的焊球和焊膏之间的焊点开路点

PBGA焊盘的焊膏印制漏模版漏孔尺寸小，容易发生堵塞，是造成上述失效的主要原因。为避免失效发生，需要对模版定期清洗。

图9所示为PCB上PBGA焊盘存在沾污，此沾污同样可以造成焊点开路。实际当中，来料PCB存在上述缺陷的概率也很小。只要加强对PCB的镜检，上述缺陷引发开路失效是可以避免。

1.5 X-射线显微镜检查BGA开路焊点

通过电性能测试发现PBGA开路焊点后，用X-射线显微镜进一步检查确认，有时也是比较困难的。透射X-射线用于焊点的“桥接”和“空洞”缺陷的检查比较有效，但对焊点的开路缺陷的检查还有待进一步探讨。然而，如果X-射线检查发现焊点严重变形（非圆形），则焊点开路的可能性非常高。

  

图9 PCB上PBGA焊盘沾污

  

图10 PBGA组件X-射线透视图像

对PBGA组件的功能测试发现存在三个开路焊点。图10是该PBGA组件的X-射线透视图像，向上箭头指示三个开路焊点，开路焊点的图像形状严重变形。图11是左起第八排焊点的横截面图像。图12所示为图10中另一变形焊点（左起第七排左指箭头所示）的横截面图像，可以看出该焊点也几乎开路，也应把它归类为“缺陷焊点”。

2 结束语

  

图11 左起第八排焊点横截面图

  

图12 图10中另一变形焊点横截面图

虽然PBGA封装比PQFP封装有很多优点，但对板级组装而言，遇到了焊点的检查和返修难度大的挑战。所以消除PBGA焊点开路失效对PBGA板级组装工艺而言显得尤其重要。除了原料问题外，引发PBGA焊点开路失效主要有以下三方面的原因：焊锡熔化热量不够导致焊锡浸润不良，PCB和PBGA的热稳定性差以及焊盘印刷焊膏量不充足。通过适当延长回流焊高温阶段的焊锡熔化时间，提升最高温度和降温速度，加强对印刷模版定期清洗，可以有效地避免焊点开路失效的发生。

参考文献:

[1]Hill, G. The Analysis of Manufacturing Processes for Plastic Ball Grid Arrays (PBGA)[J].MCB Microelectronics International,1997,14(1).

[2]Jaeger, P. ,Lee, N.-C. A model study of low residue no-clean solder paste[J].Proceedings of Nepcon West, Anaheim, CA.1992.

水稻单株的产量由每穗粒数、有效穗数、结实率和千粒重构成。提高水稻单位面积产量需主要从这4个方面着手［11］。但在育种实践过程中的困难在于水稻各个产量相关性状之间呈负相关。在本研究中发现，将扬稻6号中的Ghd7区段替换为鄂早18中的Ghd7区段后，所得株系的单株产量同扬稻6号相比，并未显著降低。在21个扬稻6号 （Ghd7－EZ18）株系中，有1个株系的单株产量显著提高，7个株系的单株产量同扬稻6号相比没有显著差异，13个株系的单株产量显著下降，这说明Ghd7并不是影响水稻产量的惟一限制因子。通过分子标记辅助选择结合田间人工选择，完全可以选择得到生育期缩短，但产量不下降的品系。

[3]Khadpe, S. Semiconductor Packaging Update[J].Semiconductor Tech. Center Inc. 1993,8(4).

[4]Koch, Volker-Ekkehart.Surface mount assembly of BGA and BGA[J].Soldering & Surface Mount Technology, 1998,10(1):32～36

[5]Lee, Ning-Cheng. Optimizing the reflow profile via defect mechanism analysis[J].Soldering &Surface Mount Technology,1999,11(1): 13～20.

[6]Saint-Martin, X., Joly, J., Solder Joint Reliability of Leaded Surface Mounted Components—A Requirement for New Quality Insurance Procedures[J].Proceedings IEMT, 1988.

[7]Alex C. K., Chan, Yan C. Reliability Studies of Surface Mount Solder Joints-Effect of Cu-Sn Intermetallic Compounds[C], IEEE Transactions on Component, Packaging, and Manufacturing Technology-Part B, 1996,19(3): 661～668.

[8]Vardaman, E. J. Ball Grid Array Packages: Market and Technical Development[J].Technology Search International,1994.