无铅BGA焊接工艺方法研究
杜爽徐伟玲（北京空间机电研究所，北京100076）
文摘以焊接无铅BGA器件为目的，在三种主要焊接工艺方法中选择有铅焊料焊无铅BGA的工艺方法。通过调整回流焊炉各温区参数，得到适用于这种工艺方法的温度曲线，并通过外观、X射线、染色与渗透、剪切力、金相剖切对焊接质量进行分析。分析结果表明：该工艺方法焊接的无铅BGA焊点外观符合目检要求； X射线下没有发现焊点的明显缺陷；环境试验后，焊点的剪切力符合标准要求；染色试验未发现被染色的焊球；焊点的金相图显示结合处焊接良好，且满足合格焊点的金属间化合物厚度要求（0.5~50μm），这种工艺方法能够较好的完成无铝BGA器件的焊接，有一定的应用价值。
关键词无铅BGA器件，有铅焊无铅，温度曲线，焊点质量
ResearchonWeldingforLead-FreeBGAProcessMethod
gXuWeiling
DuShuang
(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100076)
AbstractFor the purpose of welding lead-free BGA devices, among three main welding processes, lead-free earoiaaneasesaosoar rameters in order to get the approach of the temperature curve, and by looking at the appearance, X-ray, dye pene-trant, shear stress,metallographic, the conclusion can be made that lead-free BGA soldering technology with SnPb solder paste passes through test. The result shows that the process method of lead-free BGA reflow with SnPb solder paste can manage to weld lead-free BGA devices. The result shows that the method is reasonable an feasible.
Key wordsLead-free BGA devices, Lead-free reflow with SnPb solder paste, Temperature curve, Quality of soldering point
0引言
由于铅对环境和人类的危害，国内外对铅材料及其制品作了严格的限制。1992年美国国会通过了“铅限制法案”；2004年日本已基本实现无铅化；欧盟颁布了"WEEE"和“RoHS"指令：我国也制定了"电子信息产品污染控制管理办法”，从2007年3月1日起实施。虽然航空航天电子、医疗电子等高可靠性要求的产品可以不受RoHS和WEEE指令的控制，但由于市场上可供采购的有铅器件种类正逐渐减少，特别是 BGA(BallGridArray)类器件，部分BGA器件只能采购到商业级的无铅器件，只能用无铅BGA器件[1-2]】。在上述背景条件下，电子产品的无铅化成为一种必然的发展趋势。
BGA是一种球栅阵列封装器件，焊球阵列在器收稿日期：2012-0329
件底面上可以呈现完全分布或部分分布[3-3]。无铅 BGA器件在航天电子产品装联中面临的问题是：在同一块印制电路板上其他电子元器件的引脚和电路板焊盘的成分均是铅锡合金，只有无铅BGA封装器件的焊球为无铅材料，由于焊料成分不同，因此不能采用传统的有铅焊接工艺方法来装联。
美国国家电子制造项目（NEMI）中的无铅特别小组，对焊球合金为SnAgCu的BGA的向后兼容性（即用有铅焊料焊接）进行了评估。评估结果表明： SnAgCuBGA焊球使用SnPb焊君形成的焊点与典型的SnPb焊点在性能上是等效的[6-)。为解决有铅、无铅器件混用的情况，本文以焊球成分为SnAgCu的无铅BGA器件为研究对象，探讨适用于这种情况的无铅BGA焊接工艺。
作者简介：杜夷，1986年出生，硕士，主要从事电子装联及工艺研究。E-mail：399475493@qq.com
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2012年第6期
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