电路板的表面处理

一、结构与材料

（一）、现行P-BGA各式封装已日趋複杂

但其球距与球径尚仍按JEDEC之规定，球径与球距之关系见下表。至于载板植球之焊垫系採SMD绿漆设限方式、而下游PCB板面之组装，则可採焊接强度较好的NSMD做法。

图1、此为手机所用CSP

（二）、通常PCB面上的球垫(Pad，为NSMD者)要比球径缩小2 5％

密距者只能小到2 0％。焊温中的垮球会使直径变大约3 6％，此种矮化还可补偿共面性之不足。但却会将球脚之空间距离拉近，一旦球脚中空洞太大时，还可能造成彼此相接的短路。

图2、图为FC封装的简示过程

图3、图为BGA在PCB板面完成组装后其球脚的示意图

（三）、胶封P-BGA外形之大小

可从4mmX4mm—路增大到50mmX 50mm ，甚至还有长方型的商品，密距者外形多在21mmX21mm以下。电脑主机板上常见者（如CPU、北桥与南桥等三颗）其尺寸分别为35 X 35或27 X27 。手执电子品记忆体BGA多为迭晶式封装， 甚至折迭式或T-BGA等又小又薄之特殊产品。

图4、左图为传统式单层铜的早先载板，右图为传统双层铜式之入内载板。

图5、此为叠晶封装之两种型式

图6、此为体冗之迭晶情形

图7、此为新式增层法之载板结构

（四）、各式P-BGA所用载版之板材以BT为主

T-BGA另以PI板材为主，主要考虑为耐热性、电性，硬挺性、吸水性等，见下表。

二、表面处理

（一）、有机载板也属PCB的一种

其各种表面处理与电路板做法完全相同，常见者，其中需顶面打线者，只有电镀镍与金一种。目前已有人嚐试顶面仍维持电镀镍金，但底面却试想改为OSP，以加强无铅焊接的可靠度。现行SF有下列6种。

（二）、载板之电镀镍金是兼顾封装及组装之双重目的

现行之电镀镍与电镀软金。就其腹底于氮气中之植球而言，通常其镀金层都显得太厚，以致后续经常发生"金脆"式的銲点断裂。 一般銲点中的金含量只要超出塡锡体重量比之3%时，就容易发生此种断裂。注意黄金的比重是19.3 ，小焊垫或独立区稍厚的金层，很容易就会超过3%的危险指标。目前已有载板业者希望将腹底球垫改为OSP处理，让后续载板自PCB上断颈掉头的机率降低，但双面不同处理自必会成本上升。

图8、通常打线式的BGA或CSP，其表面处理一定是电镀镍与电镀金，

金层较厚对打线当然有利，但对焊接强度却非常不好。

此三图均为编者所製作，

可以清楚看出銲点只是暂时生长在金面上，并未与镍层做Ni3Sn4的牢固结合。

（三）、现行第五代OSP应可耐得住三次焊接

但吸水后其耐热性质将变差，助焊剂未涂佈处当然无法焊满，且OSP皮膜一旦接触到醇类时亦将被洗掉，下游业者必须要小心。

图9、此为OSP表面处理焊接中遭到助焊剂的驱逐而让棵铜面被迅速焊牢的过程。

（四）、化镍浸金

自1995年从HP公司揭发黑垫的论文以来，其于各种焊接的场合不断出现黑垫之脱落情形，至今仍无太好的对策。是故建议各种焊垫表面处理最好不要使用ENIG，即使必须要用到时，其EN槽液也不宜超过四个MTO或改用高磷者，且金层厚度不宜超过3 μm。但做为触接与打线而言，ENIG仍为良好的选择。下四图即为黑垫的说明。

图10、左上图为良好表面形貌的放大图，右上为不良化镍在其晶粒间疆界处已发生黑垫的病症。

右下图为已发生黑垫不良ENIG层之剖面放大画面。

当镍面在进行置换式浸镀金时，金水会沿著疆界而刺入深处并加宽疆界而在后续应用中更形恶化。