Die Bildung von BGA-Lotporen kann zu Stromkonzentrationseffekten führen und die mechanische Festigkeit von Lötstellen verringern. Aus Sicht der Zuverlässigkeit ist es daher notwendig, Lötporen zu reduzieren oder zu minimieren. Um diese Frage zu beantworten, müssen die Ursachen der Lunkerbildung untersucht werden.
Es gibt verschiedene Gründe für die Bildung von BGA Lötporen, wie z. B. die Kristallstruktur von Lötlegierungen, das Leiterplattendesign, die Menge der beim Druck aufgetragenen Lötpaste, das verwendete Lötverfahren und die während der Herstellung in den Lötkugeln eingeschlossenen Löcher.
Im Folgenden werden wir die Bildung und Vermeidung von BGA-Lotporen aus der Sicht der Lötpaste erörtern, um die Anzahl der Poren zu reduzieren.
- Falsche Einstellungen des Reflow-Temperaturprofils
(1) Ein zu schneller Temperaturanstieg während der Aufheizphase kann zu schnellem Gasaustritt führen und das BGA von den Pads abheben. (2) Eine unzureichende Dauer der Aufheizphase kann dazu führen, dass während der Reflow-Phase immer noch Gas entweicht und die Wirksamkeit des Flussmittelsystems beeinträchtigt.
- Ungeeignete Lösungsmittelzusammensetzung in der Lötpaste
(1) Schnelles Entweichen von Gas während der Erhitzungsphase kann das BGA anheben, was zu Fehlausrichtung und Brückenbildung führt. (2) Während der Reflow-Phase kann immer noch eine beträchtliche Menge an Gas aus dem Fluxsystem entweichen. Aufgrund des begrenzten Raums zwischen dem BGA und den Pads können diese flüchtigen Gase jedoch nicht reibungslos entweichen, was zu einer Quetschung der geschmolzenen Lötstellen führt.
- Unzureichende Benetzungsfähigkeit der Lötpaste auf den Pads
Eine unzureichende Benetzung der Lötpaste auf den Pads kann zu einer mangelhaften Reinigung der Oxidschicht auf den Pads führen, was eine unzureichende Benetzung und Lötkugeln zur Folge hat.
- Übermäßige Oberflächenspannung des Flussmittelsystems während des Reflowprozesses
Die Hauptursache ist die falsche Auswahl des Trägers (hauptsächlich Harz) und des Tensids. Bestimmte Tenside verringern nicht nur die Oberflächenspannung des Flussmittelsystems, sondern auch die Oberflächenspannung der geschmolzenen Legierung erheblich. Durch eine wirksame Abstimmung zwischen Harz und Tensid können die Benetzungseigenschaften voll genutzt werden.
- Hoher nichtflüchtiger Anteil im Flusssystem
Ein übermäßiger Gehalt an nichtflüchtigen Stoffen führt dazu, dass die BGA-Lötkugeln während des Schmelzvorgangs kollabieren und nichtflüchtige Stoffe in die Lötstellen eindringen oder diese einkapseln.
- Auswahl von Kolophonium als Trägermaterial
Für BGA-Lotpaste ist die Auswahl von Kolophonium mit einem niedrigen Erweichungspunkt sinnvoller als die Auswahl von Kolophonium mit einem hohen Erweichungspunkt, das in herkömmlichen Lotpastensystemen verwendet wird.
- Menge des verwendeten Kolophoniums
Im Gegensatz zu Lötpastensystemen dient Kolophonium bei BGA-Lötpaste als Träger für verschiedene Aktivatoren, damit diese zum richtigen Zeitpunkt freigesetzt werden und ihre Funktion erfüllen können. Ein Überschuss an Kolophonium behindert jedoch nicht nur die Freisetzung dieser Substanzen, sondern auch das Zusammenfallen der BGA-Lötkugeln während des Reflow-Prozesses, was zu Hohlräumen führt. Daher sollte die Menge des verwendeten Kolophoniums viel geringer sein als bei Lotpastensystemen.
Eine weitere Ursache für BGA-Lunker ist das Phänomen des Re-Entrainments beim Löten. Die Entstehung dieses Phänomens hängt mit der Temperatur und der Wirkungsdauer der aktiven Substanzen im Flussmittelsystem zusammen. Beim BGA-Reflow-Löten sind BGAs aufgrund der Schwerkraft anfälliger für dieses negative Phänomen als SMT-Lotpasten.
Die oben genannten Gründe für BGA-Voids, die durch Lötpaste verursacht werden, sind aufgelistet und diskutiert worden. Ähnlich wie bei der Entwicklung von Lötpaste ist auch die Entwicklung von BGA-Lötpaste ein Prozess des Ausgleichs verschiedener Einflussfaktoren. Obwohl jeder Faktor eine eigene Wirkung hat, stehen sie im Gesamtsystem in Wechselwirkung zueinander. Die Identifizierung der verschiedenen Einflussfaktoren hilft bei der Lösung von Problemen, und die Suche nach Lösungen, insbesondere nach geeigneten Materialien, ist die ultimative Lösung.
