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概述：
BGA----阵列封装技术，因其强大的I/O接口优势、生产工艺简单及封装尺寸的小型化，使其在电子工业界的需求不断增加。原来的锡/铅组装工艺、生产及返工/返修工艺已趋成熟，不再是批量生产瓶颈，可谓“Trouble-free,无麻烦”，然而自2006-7-1，环境立法要求电子生产/设备/材料/工艺转向无铅生产，所以BGA器件封装材料、与之匹配的BGA焊盘设计及PCB组装工艺都要逐步满足无铅需求。
从PCB设计上来讲，随着PCB布线密度增加，有二种选择可实现高密度的布线与组装，BGA的使用就是其中一种方式，它是在与BGA匹配的PCB的TOP层面增加信号线，并使布线密度及占用空间减小，BGA的使用及焊盘尺寸减小就可实现上述目标；另一种选择方式就是布线设计时线路板内层增加信号线，该方法不在这篇文章的实验范围。
从BGA焊盘设计来讲，BGA焊盘规格不同，会影响BGA焊点的长期可靠性，有关BGA焊盘设计与可靠性的数据大多数都是基于锡/铅焊接的，而大多数无铅焊料与传统的锡/铅焊料相比润湿性差，为顺应向无铅生产转化，焊盘尺寸与润湿性的合理匹配变得尤为重要。该文章就是对无铅BGA在不同PCB焊盘尺寸，不同焊料施加方式下进行焊接，然后对焊接后的无铅BGA的PBA进行温度循环实验后的总结。
实验目的：
验证不同规格BGA焊盘，经无铅焊接后焊点可靠性是否相同
焊料：SAC305
模板：不锈钢材料，激光刻制
实验材料：
为节省开支并使实验结果具有说服力，选用了无铅PBGA-256，焊球直径为0.030”、间距1.27毫米，器件、PCB形状如图1和图2，选用1对1器件/PCB，共8组，每组PCB上BGA焊盘规格不同，其中4组（32块板）PCB上焊盘直径为0.55毫米，焊盘直径<焊球直径,另4组(32块板)PCB上焊盘直径为0.84毫米，焊盘直径>焊球直径，所有PCB材料为FR-4，厚0.062"覆铜板，阻焊膜(LPI)定位裸铜焊盘(SMOBC)，PCB表面浸锡处理后待用。
实验材料准备:
每块PCB及每个BGA上做好标识并记录(图3)，在所有BGA对应的焊盘上施加SAC305焊料，然后再清洁，实施该步骤的目的是消除PCB镀层上任何杂质，为在PCB上印刷无铅焊膏做准备，相当于返修BGA时，拆掉BGA并等待重新贴放前的准备工作，这样做的另一个好处就是PCB焊盘镀层是SAC305，焊接时选用的焊膏也是SAC305，可以使润湿性达到最理想的状态。
实验过程:
用不锈钢，激光刻制的模板分别在一组PCB上印刷焊膏(大焊盘和小焊盘)，另一组PCB上手工施加免清洗助焊剂，模板厚度为0.008”，开口与焊盘比例为1:1,所用焊膏均为免清洗SAC305，施加好焊接材料，用全自动贴装设备贴放BGA，回流炉采用热风回流，峰值温度设置在240℃，回流后的PBA经目检、X-RAY检查、电性能测试、然后进行温度循环实验。
生产过程中发现，使用SAC305焊接的BGA一次通过率为100%，而只用助焊剂焊接的BGA一次通过率为87.5%。
测试:
测试是在一个温湿度控制箱内完成的(图5)，参数设置为-25℃--125℃，30分钟的高、低温停留时间，升温时间也是30分钟。
测试结果：
样品完成672次循环实验时，第一组实验板中无失效焊接，继续温度循环实验到1000次以上，试途找到失效的BGA焊接。
结论：
672次循环实验后没有发现失效焊接，可以说明焊盘尺寸的大小正常情况下对无铅焊点可靠性无直接影响。
综述：
实验仍在继续进行，初步结果显示：除了特殊情况下的高可靠性焊接要求，通常情况下BGA焊盘尺寸大小对组装后焊点长期可靠性影响甚小，焊膏焊接比助焊剂焊接BGA一次通过率要高。 |
