电路板BGA之绿漆施工

一、绿漆施工

BGA腹底之植球垫系採"绿漆设限"方式完成焊接。一旦绿漆太厚(1mil以上）加上垫面太小，将出现波焊不易进入的"弹坑效应"。且截板之植球作业在大量助焊剂与高热量的进攻下，会迫使銲锡渗入绿漆边缘的底部，而令绿漆有浮离的危险。此点与电路板加工垫面锡膏焊接者大异其趣。通常此种载板其SMD铜垫会稍大（有时含镍金在内）者，绿漆可爬上圆周的4mil外围宽度，由于无法流锡到铜垫的外侧直壁，故在应力作崇下其强度已不如全部铜垫所形成的NSMD銲点。加以SMD銲点的应力不易消散，致使其"疲劳寿命"一般只有NSMD的70%而已。事实上一般封装载板之设计者与生产者，对此种逻辑都还不太瞭解，使得手机电路板上各种BGA承接小垫，在未来无铅焊接中之强度将愈来愈不安全。

图1、由于载板植球垫是採用SMD之设计，因而绿漆事实上是印在黄金表面，

当然就不如印在铜面上那么具有密著性，致使后续在黏著性Flux的临时定位与随后焊接下，

造成銲锡会往绿漆底面渗入而让绿漆脱落机会大增，但右图相同载板上之锡膏焊接者，则其绿漆的密著性仍然很好。

同样焊接但做法不同时其结果之差异很大。

（一）、绿漆塞孔

通常绿漆塞孔的功用是爲了电路板测试时，方便抽眞空使板面得以快速固定；其次是爲了第一面通孔附近的线路或焊垫，免于遭受第二面波焊中的涌锡所侵犯。但塡塞不牢固而破裂者，仍然会遭喷锡或波焊强力压入锡渣所带来的无穷后患。原表中曾列有四种塞孔法，但量产中均不实用。

图2、左四图爲塞孔整大图，其中以所选用的V及VI 二合一之塞孔方式较爲实用。

即先以绿漆採厚刀在出气板协助下小心刮塞入孔，待烘乾后再双面印上面漆与烘乾即可。

右图爲以焊锡塞孔后再满绿漆以完成堵孔。

图3、一旦BGA腹底之PCB有多枚互连的PTH时，爲防止锡膏融熔流入，或避免后来波焊的涌鍚起见，必须执行绿漆塞孔。

左二图爲感光型绿漆塞孔后烘烤15分钟及120分钟，又再双面印绿漆之画面。

右二图爲相同条件之烘烤型绿漆塞孔与加印面漆之情形。

（二）、熔焊后的再度波焊

当双面完成部份零件的熔焊后，经常还需某些元器件的插焊，致使球垫邻近的通孔还会将波焊热量传到第一面去，致使腹底已被Reflow所焊妥的球脚，可能再次遭受到重熔，甚至还可能形成意外的冷焊或开路。此时可利用临时性Heat Shield及Wave Shield两种外设档热板，在BGA区的上下两面进行隔热。

图4、左爲已Reflow焊妥的BGA，再过波弹其他元件时，将再度上下受热而经常造成异常灾难。

（三）、塞孔堵孔的施工

绿漆孔塞孔施工方式有：乾膜盖孔、印刷淹孔，指印刷板面时顺便进孔双面堵孔指先后在正反面专门刻意堵孔，但其中残留的空气有时高温中会爆出来。专业塞孔，是利用特殊树脂刻意先行塞孔与固化，然后再于双面印刷绿漆。无论何种做法，堪称都是很不容易尽善尽美的困难工法。致于OSP的板子其绿漆之前塞或后塞都行不通，下游惨痛失败的案例比比皆是。由于前塞之后再做OSP时， 容易在狭缝中残留药液而伤及孔铜，后塞者的烘烤又将对OSP皮膜不利，确实是左右爲难。

图5、高纵横此深孔之满塞非常困难

二、BGA的贴装

（一）、锡膏的印刷

所用钢板的开口最好採上窄下宽的梯形穿口，以方便踩脚及印后升起钢板而不惊动锡膏。常用锡膏中之金属部份约占90%，其锡粒大小不可超过开口的24%，以避免印膏边缘的模糊。BGA组装印膏最常用者爲粒径53μm，而CSP则常用粒径38μm。

图6、左爲电铸式钢板开口的平滑侧壁，与雷射切割钢板开口之比较，

上二图爲钢板著落定位与梯形开口之良好印刷锡膏示

脚距1.0-1.5mm之大型BGA，其印刷钢板厚度应爲0.15-0.18mm，低于0.8mm之密距BGA，其钢板厚度应减薄爲0.1-0.15mm。开口之"宽深比"须保持在1.5左右以方便下膏。密距者方垫开口转角处，须呈现圆弧以减少锡粒的卡死。小件密距圆垫者一旦其钢板宽深比须小于66%，则所施工之印膏须比垫面大出2-3mil，使熔焊前的暂时附著力较好。

（二）、热风熔焊

90年以后强制对流式热空气已成爲Reflow的主流，其产线中的加热段愈多者，不但容易调整"温时曲线"，且产速也会加快。现行无铅焊接者平均须具备1 0段以上，以方便升温（最多已达14段）。当Profile中的高温已超越板材Tg且又相处太久时，不但会使电路板变软，而且Z膨胀也将造成爆板，以致发生内层线路或PTH断裂等灾害。锡膏中助焊剂须在130℃以上才会展现活性，其活性时间可维持90-120秒。各种零组件之平均耐热极限爲220℃且不可超过60秒。

图7、此爲比较有铅与无铅在温时曲线上的差异。