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一般來(lái)說(shuō)只要有在SMT生產(chǎn)打滾過(guò)的工程師，他們大多不喜歡生產(chǎn)有雙面BGA設(shè)計(jì)的PCB，因?yàn)榘遄由嫌蠦GA的存在本身就已經(jīng)不太容易生產(chǎn)了，而雙面都有BGA設(shè)計(jì)的板子又比只有單面BGA設(shè)計(jì)的PCB更容易產(chǎn)生不良品。

有不良品就意味著有無(wú)窮無(wú)盡的改善得做，而且BGA重工通常費(fèi)時(shí)又費(fèi)勁，重工后還不一定就可用，你說(shuō)有那個(gè)SMT工程師犯傻了。

 

那為什么雙面BGA的PCB較容易出現(xiàn)不良品呢？

正常情況BGA零件通常會(huì)被安排在第二面才過(guò)Reflow，這是為了避免第一面Reflow的缺點(diǎn)在第二面Reflow時(shí)被放大，這些缺點(diǎn)包含BGA焊球孔洞(void)比率增加、HIP或WNO空假焊比率增加、焊點(diǎn)脆化、BGA零件掉落等主要問(wèn)題，次要問(wèn)題是雙面BGA的板子維修不易。
 

二次回焊后BGA焊球孔洞(void)比率增加

一般認(rèn)為是這因?yàn)槎位睾笗r(shí)，BGA錫球可能重新熔融，讓原本散布于BGA內(nèi)的許多細(xì)小孔洞(micro-void)有機(jī)會(huì)重新聚集成為一個(gè)較大的孔洞(void)，當(dāng)錫球的Void越大，就表示錫球的可靠性越差，IPC-7095內(nèi)有規(guī)定孔洞不得大于一定的百分比，因?yàn)橐坏┊a(chǎn)品受到落下、振動(dòng)等外力影響時(shí)有孔洞的錫球斷裂機(jī)率就越高。

BGA錫球的孔洞(void)可不僅僅是那些肉眼可以看到的而已，有專家針對(duì)BGA錫球的孔洞分成了下列幾類：

?　Marco Voids：錫膏中助焊劑所行程的孔洞。

?　Planar Micro-voids：一般出現(xiàn)于SMD(Solder-Mask-Defined)的板子，因?yàn)殄a膏有機(jī)會(huì)印刷于防焊層，防焊層與焊墊之間的高度差與防焊表面粗糙度所形成的孔洞。

?　Shrinkage Voids：錫球外壁的小洞。

?　Micro-Via Voids：焊墊/焊盤(pán)上via形成的孔洞。

?　IMC Micro-voids：IMC層長(zhǎng)時(shí)間或多次熱循環(huán)后老化形成于IMC附近的孔洞。

?　Pinhole Micro-voids：這類孔洞一般出現(xiàn)在IMC層，由電路板上金屬層原本的細(xì)小孔洞所形成。

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BGA錫球斷裂(crack)的紅墨水測(cè)試判斷與現(xiàn)象分析

何謂IMC (Intermetallic Compound)？IMC與PCB焊接強(qiáng)度有何關(guān)系？

目前應(yīng)該是無(wú)法完全避免BGA錫球孔洞(voids)的發(fā)生，不過(guò)可以在回焊爐內(nèi)加氮?dú)?N2)來(lái)增加焊錫的潤(rùn)濕性并降低錫球孔洞的發(fā)生率。
 

二次回焊后，焊點(diǎn)脆化，承受落摔能力變差

這個(gè)應(yīng)該是屬于信賴度的問(wèn)題，而且屬于不可逆的反應(yīng)，更甚的這一般在制造工廠是測(cè)試不出來(lái)的。

這是因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一次Reflow就是對(duì)焊錫的再一次加熱，而每一次的加熱都會(huì)讓IMC層變得更厚，也就是老化，銅基地的IMC (InterMetallic Compound) 還會(huì)從原本的良性Cu6Sn5轉(zhuǎn)變?yōu)榱有缘腃u3Sn。不論是哪種金屬基地的PCB，當(dāng)IMC變得越來(lái)越厚，就表示焊錫變得越脆，也越無(wú)法承受落下時(shí)的沖擊力。

可以把IMC想像成磚塊間的水泥，不同的磚塊分屬不同的金屬，其間必須形成類似水泥的IMC才能互相連接在一起，如果水泥層越厚（IMC層越厚），當(dāng)磚塊承受到推拉應(yīng)力時(shí)，就越容易從水泥層斷裂，在焊接中就是IMC層。

想進(jìn)一步了解IMC請(qǐng)參考【PCB焊接強(qiáng)度與IMC觀念】一文。
 

BGA零件于第二面回焊時(shí)掉落的風(fēng)險(xiǎn)

正常情況下打在第一面的BGA零件應(yīng)該不至于在第二面過(guò)爐時(shí)掉落到回焊爐內(nèi)的，深圳宏力捷打過(guò)ARM CPU也沒(méi)有掉件過(guò)，不過(guò)如果有重量比較重的BGA就難說(shuō)了。

不過(guò)看網(wǎng)絡(luò)上偶爾還是會(huì)有網(wǎng)友會(huì)提問(wèn)，如果有看文的朋友有實(shí)際發(fā)生的案例可以提出來(lái)一起討論。

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二次回焊時(shí)避免第一面零件掉落的解決方法 

為什么SMT二次回焊時(shí)第一面零件不會(huì)掉落？再回焊熔錫溫度會(huì)升高?
 

如果無(wú)法避免雙面BGA的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，那有沒(méi)有什么比較好的建議可以降低其風(fēng)險(xiǎn)呢？

老實(shí)說(shuō)深圳宏力捷還未發(fā)現(xiàn)有這方面的工業(yè)標(biāo)淮，不過(guò)根據(jù)以上篇幅說(shuō)明雙面BGA的缺點(diǎn)，深圳宏力捷有以下的建議：

?　盡可能少放BGA零件于第一面Reflow。

?　將重量比較輕、尺寸比較小、錫球pitch比較大的BGA設(shè)置在第一面。

?　將比較重要的BGA零件（如CPU）設(shè)置在第二面Reflow。

?　盡量不要將BGA零件設(shè)置于PCB的正中心，因?yàn)檎行耐ǔＪ荘CB變形最嚴(yán)重的位置。