BGA封裝的焊球評測

中心議題：

評價焊球質量的標準

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%，預計還將繼續維持此增長率。同時，器件封裝更加功能化，具有更高的I/O數量，更細的節距。很明顯封裝取得成功的關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，目前還沒有焊球質量的全球標準，封裝公司只能依靠焊球廠商自己的分析來評價質量。

新型焊球生產法可提供一定質量水平的焊球，其可重復性和可控性用傳統的制作方法是得不到的。評價焊球質量主要有三個主要標準：焊球的生產工藝、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BGA或CSP終端產品的良率、性能和可靠性。

傳統的焊球生產法包括切割細線或沖孔金屬層得到小金屬顆粒的機械工藝。顆粒落入熱油池中，熔化為小圓焊料滴。當油冷卻時，焊料滴固化成球狀。此過程有其固有的局限性，因為每個機械操作都對顆粒增加了一定量的尺寸和一致性的偏差，產生不能接受的累積效應，導致粗糙的尺寸偏差。

影響焊球性能的另一個因素是眾所周知的缺陷效應。簡單地說就是氧化作用。大家都知道焊球在操作、存儲和運輸過程中，由于彼此以及與容器壁的碰撞會變黑。氧化作用如果嚴重，同時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。大多數焊球供應商采用x和y兩個方向測量其焊球的直徑。這不是最佳的，因為很容易錯過最大的和最小的焊球直徑。圓度也是一個需要考慮的因素，但只有極少的焊球供應商考慮到。

性能最好的焊球應該幾乎是圓的。球的幾何尺寸很重要。首先，如今焊球的淀積設備很精確，任何古怪形狀的焊球可能會引起設備發生障礙，從而大大影響產量。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，采用了專利的機械噴射工藝和革新的分類法，具有更高的質量控制、很低的雜質（氧化作用）和優秀的共面性。為了解決氧化作用這個共同問題，我們開發了Accurus的工藝以減少表面的氧氣量，從而最小化缺陷效應并增加焊球板的壽命。

采用一些獨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R值小于0.033時，可以認為球圓度系數是良好的。