王文龙 陈 帅 谭小鹏
（西安导航技能研究所）
摘 要
文章针对LG A器件回流焊后常见的空洞和锡珠等毛病，对其产生的缘故原由进行了剖析。通过对LG A器件采取预上锡回流工艺和印制板钢网一字架桥开口的办法，提升回流焊过程中焊膏中挥发气体的逸出，并通过比拟试验，找到得当的预上锡钢网尺寸，办理了生产中LG A器件焊接常见的空洞大等毛病。
0 弁言
LGA（Land Grid Array，焊盘网格阵列）封装属于面阵列封装形式，因其封装体积小、安装高
度低、可靠性高而受到广泛利用。LGA器件属于无引脚焊接，一样平常焊盘为方形焊盘（实物图如图1所示，示意图如图2所示。）
与BGA不同，LGA封装器件在封装体底部只有金属端子或焊盘，没有焊球，也没有例如CGA器件的焊柱，在焊接时利用印刷焊膏的办法直接代替焊球或焊柱，这种焊接办法有效减少了芯片与印制电路板的间隔，使引出路径变短，电旗子暗记通报快，电性能更好。由于焊点高度的减小，LGA封装能有效改进产品在波折、振动和跌落等试验中的表现，提升其可靠性。其余，无引脚器件在芯片制造中减少了一道工序，降落了制造本钱，也对器件的运输供应了便利，以是被广泛利用。
1 LGA常见焊接毛病及缘故原由剖析
LGA器件由于焊接高度低，抗震性能好，但耐高低温性能差。同时，由于器件焊接高度低，也随意马虎产生焊接毛病。空洞和锡珠是LGA器件焊接后常见的毛病。
锡珠的天生缘故原由是多方面的。直接的缘故原由有多余锡膏的引进和锡膏焊接过程中造成了飞溅两种办法。例如在印刷锡膏后，由于钢网洗濯不良造成焊盘外部留有残锡，在印刷后未进行严格的检讨，在焊接后就会形成锡珠征象，或者回流过程中天生的水汽或未烘干的水汽快速溢出，导致焊锡飞溅造成锡珠征象。
LGA器件焊接后形成空洞是另一个普遍征象，特殊是采取热风回流焊接时尤其明显。空洞形成的直接缘故原由是焊膏在熔融过程中，焊剂身分挥发或者焊剂活化阶段与氧化层化学反应所产生的气体在挥发时未能从焊估中逸出造成的。行业内暂无专门对LGA器件焊接后空洞率的考验哀求，但很多单位都是参考BGA空洞率（一样平常为不大于25%）的哀求考验。
锡珠和空洞大有时单独涌现，有时会同时存在。从工艺生产的五要素：“人、机、料、法、环”来剖析（见图3）。
职员：哀求具备一定的技能水平，任务心强；
机器：印刷、贴片、回流等设备状态稳定，知足利用哀求，经由校测合格；
材料：元器件来料包装得当，无氧化变形；
印制板焊盘设计合理；焊膏粒度得当且按哀求存放及利用；元器件和印制板焊前按哀求进行烘干；钢网厚度及开口办法得当；
方法：工艺曲线得当；贴装参数得当；焊膏印刷参数得当；
环境：生产环境温、湿度达标，合理、稳定。
2 问题研究及办理
在实际生产中，某印制板上LGA器件在焊接后涌现了较严重的空洞，同时大量焊点存在少
锡的毛病，该印制板印刷采取了0.1 mm厚度的钢网，LGA器件焊接后如图4所示。
按图3中的生产哀求逐个进行剖析查找可能造成毛病的缘故原由。从焊接后焊点的状态来看，部分焊点锡料量明显少，部分焊点空洞超标。利用的焊膏粒度为3，大小为25 μm~45 μm，焊膏印刷后状态均匀；实际测试LGA焊点回流焊实际温度曲线测试符合规范，各环节工艺参数合理。初步剖析认为，钢网厚度薄、焊锡量不敷是造成焊接毛病的紧张缘故原由。最初将印制板钢网制作为0.1 mm厚度是由于印制板上存在0.3 mm细间距的QFP（细节距四边引脚扁平封装）器件。通过制作阶梯钢网，调度后钢网基准厚度为0.12 mm，QFP器件局部制作0.1 mm的阶梯。利用0.12 mm厚的钢网，焊接后创造LGA器件焊点依然存在空洞率偏高的问题，同时伴随有锡珠、溢锡、少锡的毛病。
再次剖析认为，由于LGA器件为无引脚焊接，器件与焊盘之间的连接是通过焊膏融化后焊锡连接的。焊膏回流焊坍塌后，高度十分有限，如采取0.12 mm厚度的钢网，坍塌后器件高度约为0.06 mm，器件回流焊后四周因助焊剂残留存在气密性的可能，导致助焊剂挥发过程气体无法逸出，形成空洞，或因局部气体密闭导致高温状态下气体冲破密闭区域，造成焊膏喷溅，形成锡珠。办理办法一是增加LGA器件处焊膏厚度，考虑将焊膏厚度增加到0.2 mm以上；二是对钢网上LGA器件处开孔形状进行修正，方案包括修正一字架桥和十字架桥2种，便于焊接中气体逸出。LGA器件架桥开口钢网（见图5）。
印刷焊膏后创造采取十字架桥钢网印刷的试验件，存在焊膏透锡差及钢网难洗濯的征象。而
采取一字架钢网印刷的试验件桥透锡率良好，以是选择一字架桥的方法。
钢网开口形状确定后，须要确定锡膏量。由于大钢网LGA器件处的厚度无法达到0.2 mm或采取0.2 mm后的阶梯钢网会影响印刷效果，以是采取了LGA器件预上锡回流，再贴焊的工艺方法。
单独LGA器件预上锡后回流，不存在焊剂挥发而造成空洞的问题，以是在预上锡回流后再进行印制板贴焊，能最大化的减少焊剂的比例，从而降落空洞率。
通过LGA器件预上锡钢网的尺寸，调度LGA器件焊接的焊锡量。印制板上LGA器件焊点的焊盘尺寸和LGA器件底部焊盘尺寸均为0.635×0.635 mm。为比拟不同焊膏量对空洞等毛病的影响，制作预上锡钢网（见表1）。为担保钢网在印刷时的脱模效果，预上锡钢网利用纳米涂层钢网。PCB预上锡印刷后效果（见图6）。
不同锡膏量的LGA器件贴装焊接后，X光检测 4种不同尺寸钢网预上锡焊接后LGA器件焊点。通过比拟，试验板采取0.7×0.7×0.25的钢网开口时，空洞率最小，解释空洞率与LGA器件预上锡焊膏量多少正干系。因试验板上只焊接了LGA器件，而实际印制板上LGA器件周围有一些元器件的阻挡，以是实际焊接中LGA器件的空洞率会稍大，当采取预上锡钢网G4后焊接，实际空洞率也不会超过10%，但在实际批量生产时个别焊点有时会涌现溢锡的征象。
安装LGA器件的印制板焊盘实物如图7所示。焊盘与其它焊盘设计不同，首先图中的焊盘开孔为SMD焊盘（阻焊定义焊盘），并且在焊盘开口的一边有非常小的高度落差。在贴装时，由于贴装压力或贴装高度的存在，器件在贴装时会有一个下压的事情，以担保器件与焊膏的充分打仗和一定的粘附力，对付轻鄙吝件能够防止器件在回流过程中的偏移。而对付LGA器件，默认贴装高度为0.2 mm，以是贴装时器件下压会使焊膏有少量的外溢，在回流焊时由于焊膏融化后表面张力的浸染，会将溢出的焊锡拉回到焊盘上方，但由于LGA器件较重，以及焊膏在贴装溢出时，溢出的一边高度低，以是在回流焊后，溢出部分焊膏未能回到焊盘的上方，造成了溢锡的征象。该毛病紧张是由于印制板可制造性设计差造成的，通过修正焊盘的设计可以办理。
3 总结
LGA器件由于焊接高度低，随意马虎涌现空洞大为主的焊接毛病。剖析认为空洞大紧张是焊膏量少，器件高度低，回流焊时焊膏中的助焊剂难以及时挥发逸出造成的，有时还会造成锡珠的毛病。
通过变动钢网开孔形状，对钢网上LGA焊盘开口变动为一字架桥钢网，同时对LGA器件采取预上锡回流的工艺方法，提高LGA器件的焊接焊膏量。通过对LGA器件进行4种不同预上锡钢网试验，比拟预上锡焊膏量对空洞率的影响，创造采取焊膏量较大时更有利与肃清空洞和锡珠毛病。能够很好办理常见的LGA器件焊接的空洞和锡珠毛病。
