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一粒金砂(高级)

这种BGA的过孔开窗设计你做过吗? [复制链接]

作者:一博科技高速先生成员 王辉东

【关键词 keyword】

PCBA  PCB 加工 连锡 虚焊 短路 过孔 封装

【内容摘要 description】

PCB的过孔开窗,用对了是故事,用错了就是事故,当短路虚焊来敲门,你还一脸晕乎的,不知道自已就是那个惹祸的人儿,不信你看…….

【正文】
早晨来上班的林如烟美得就像那五月的大太阳,晃眼。
坐在她身后的赵理工,看得是眼花缭乱,不能安心画板。
大师兄早已老僧入定,开始了一天的工作。
突然一阵香风袭来,一个窈窕的身影来到他的跟前。
林如烟说:“大师兄,有个问题请教下,我这个板子有个BGA,客户要求在BGA下面用过孔当测试点,你帮我看看,这个过孔的开窗要怎么设计合适。”

大师兄看到如烟的设计的测试点,Bottom面开窗没有问题,但是打开Top层阻焊一看,摇摇头,一声长叹。

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BGA背面的过孔开了窗做测试点,但是TOP层也开了窗,焊接是有异常的。过孔有一个芯吸效应,如果BGA内部的过孔双面开窗,BGA在焊接过程中,焊料熔化,导致焊料通过与焊盘相邻的过孔流失,造成焊球上锡缺失,出现虚焊的现象,如果锡流到BGA的下面,和其它器件的焊点连接,那就出现了短路。所以说BGA下面的测试点是要开窗的,BGA面是塞孔,不能加开窗。

IPC专门为BGA的生产做了一个标准,《IPC-7095 BGA的设计及组装工艺的实施》里面关于过孔开窗的隐患,有一个详细的说明,直接上图吧。

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如上图所示,如果BGA内的过孔开了窗,成品后就是下面的样子,锡有可能就被吸走了,将来短路虚焊一连串的不良等着你,我们不是来做可制造性设计,是制造问题,你说焊接厂要怎么焊接才能保证BGA的品质呢,我感觉是九死一生。
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这种现象通常发生在焊垫有导通孔(via)的时候,因为锡球流经回流焊(Reflow)时部分的锡会因为毛细现象(wicking)流进导通孔而造成锡量不足。

X-RAY的检查后,连锡短路了。

4.jpg

所以过孔开窗很重要,当年就因为客户的一个这样设计,差点出现了严重的后果,幸亏一个姑娘及时出现挽救这个板子。
“啥姑娘,这有故事,大师兄说来听听.”赵理工,不知道什么时候也来到他们的身后,很八卦的问道。
“是呀,是呀,大师兄,讲讲姑娘怎么救了客户。”如烟瞪着一双美目,也随声附和着。
大师兄双眼眺望着窗外,思绪飞到了遥远的从前。
那是端午节放假前的几天,PCBA工厂接到了一个焊接的加急项目,客户在外地出差,两天后要回来拿PCBA板去参展 ,板子是客户从别的PCB加工后发过来的。

当我们的IQC在检查板子的时候,发现BGA有两个焊盘上盖了油,等于两个BGA焊盘没了。

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生产异常,赶紧联系客户,客户马上找了PCB工厂。
原来是客户设计用的EAD软件,没有特殊设置过孔开窗这一项,导致工厂在原文件转换gerber后,输出的文件里面过孔是开窗的,这一点在PCB原文件里面是检查不出来的。

原文件里面没有过孔开窗,但是转出来的GERBER是开窗的。

6.jpg

6.png 板子投到工厂的时候,CAM工程师还是很经验的,马上发了工程确认,描述如下:

板内过孔双面开窗,特别是BGA区域,为了防止焊接时,有连锡短路或者虚焊的发生,建议删除全板过孔开窗做阻焊塞孔,请确认是否OK。
当时客户感觉工厂建议很合理,就愉快的回复了个OK。
结果板子做出来以后,有两个BGA的焊盘上盖了油,焊接出了异常。
后来问题的原因找到了,很简单,因为板内BGA的开窗和过孔的开窗尺寸一样大。
工厂工程师在删除过孔开窗时,不小心多选了两个BGA的开窗,所以BGA的两个焊盘上就盖上了阻焊油墨。

当时我和客户经常沟通技术问题,关系特别铁,所以他就打电话让我帮忙解决下。我赶紧去了PCBA工厂,当时工厂王厂也很给力,找了一个漂亮的女孩子来帮忙解决这个问题。
“怎么解决的“林如烟和赵理工同时问道。
“姑娘用她灵巧的双手,拿着刮刀一片一片的把这两个焊盘给完整的刮出来,整整刮了一天,眼红了,手肿了,我特别心疼这姑娘。板子当晚就上了线,客户也顺利参了展,中了标,皆大欢喜。”

过孔设计两种方式,一种是开窗,一种是塞孔,下面的两种设置你能区分清楚吗。

 

 

人生就像一杯咖啡有点苦,只是姑娘的出现有了那么一点甜,弥补了客户设计上的缺陷。

后来我就特别感谢这姑娘,我就约她晚上吃饭,姑娘羞答答的和我一起去了。
我不知道当时我心中的感觉是什么样,我只知道姑娘说她晚上9点来赴宴,我8点已经开始开心了。
后来的后来,这姑娘成了我的新娘,给我生了三个儿子,还控制着我的经济大权。这些年我是除了不会生小孩,我啥家务都会干,并且她还时不时的吆喝我,动作麻利点赶紧把碗洗了,小心老娘刮了你。
林如烟和赵理工听完大师兄的话,都惊恐的瞪大了眼。

这正是:
过孔设计很关键,
开窗塞孔莫搞乱,
连锡短路找上门,
封装用错要虚焊。

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