相比之下,BGA核心板完美规避了这些问题,在几乎不增加成本的情况下,实现了比邮票孔和LGA封装核心板更小的尺寸、更高的引脚密度、更优的电气性能、更低的底板贴片工艺要求和更高的贴片质量。
解决翘曲导致的接触不良
由于PCB印制电路板的工艺限制,不可避免地会有翘曲现象。虽然目前PCB翘曲率已能控制在0.75%以内,但回流焊印刷的锡膏厚度通常只有0.12~0.15mm,对于边长10~20mm的小型功能模块尚可接受,但对于尺寸达30~40mm以上的LGA核心板,翘起程度可能导致核心板接触不到锡膏或接触不足,引发焊接不良。为提高良率,LGA核心板不得不将焊盘做得较大,从而降低引脚密度,无法充分利用空间。即便如此,处于LGA核心板边缘的引脚仍面临上锡不足的风险。
要确保LGA核心板有足够的可靠性,需要将翘曲度控制在0.2%~0.3%,这会增加PCB板厂的费用。设计PCB时还需考虑残铜率、对称性、导热率、拼板强度等诸多因素,以配合实现0.2%~0.3%的翘曲度,这进一步限制了PCB尺寸,无法最大限度利用空间。
BGA封装核心板在焊接到底板时,半熔融的锡球不会完全塌陷,而是略微下沉。这种下沉恰好弥补了PCB翘曲带来的间隙,焊盘无需做得过大,使BGA封装核心板在引脚密度更高的情况下,焊接不良的概率反而更低。
气泡和空洞问题,对LGA核心板也是个大问题。气泡/空洞是指在回流焊过程中,熔融的锡膏、助焊剂、PCB表面氧化层等物质中逸散的气体无法及时排出,聚集形成气泡/空洞,导致焊接不良,这是PCB贴片中常见的不良现象之一。LGA封装由于核心板与底板紧贴,且焊盘较大,排气空间有限,加剧了空洞的形成。焊点中的空洞可能导致散热变差、焊点强度降低、延展性、蠕变和疲劳寿命等机械性能下降、焊锡溢出焊盘等问题,严重时甚至引发短路或虚焊。传统降低LGA封装空洞率的方法包括调整温度曲线、调整锡膏、优化钢网设计、预上锡、N2回流焊或真空回流焊等,但这些方法在实际应用中受到限制,增加工艺难度和生产成本,效果往往不尽如人意。
LGA核心板和邮票孔核心板则因较大的方形或异型焊盘,传输线经过此处形成严重的阻抗突变,影响信号质量。直角的焊盘边缘还容易产生EMI和EMS问题。此外,LGA和邮票孔核心板由于紧贴底板,核心板底层走线和底板顶层走线之间存在串扰风险。
由此可见,BGA封装的优点众多!快来看看你的项目是否适合采用这种先进工艺的核心板吧!