這種BGA的過孔開窗設計你做過嗎?

edadoc

作者：一博科技高速先生成員 王輝東

+ F* X8 q8 U# u2 [/ {【關鍵詞 keyword】

PCBA  PCB 加工 連錫 虛焊 短路 過孔 封裝

【內容摘要 description】

PCB的過孔開窗，用對了是故事，用錯了就是事故，當短路虛焊來敲門，你還一臉暈乎的，不知道自已就是那個惹禍的人兒，不信你看…….

【正文】
早晨來上班的林如煙美得就像那五月的大太陽，晃眼。
+ U, ~# W3 g7 k) i3 k坐在她身后的趙理工，看得是眼花繚亂，不能安心畫板。
大師兄早已老僧入定，開始了一天的工作。
5 X& G) p7 D; E# g$ J/ ^突然一陣香風襲來，一個窈窕的身影來到他的跟前。
林如煙說：“大師兄，有個問題請教下，我這個板子有個BGA，客戶要求在BGA下面用過孔當測試點，你幫我看看，這個過孔的開窗要怎么設計合適。”
0 k8 {% g8 I- A4 u2 ^; s' G: B# x

大師兄看到如煙的設計的測試點，Bottom面開窗沒有問題，但是打開Top層阻焊一看，搖搖頭，一聲長嘆。

9 M- F' W3 w9 ^

BGA背面的過孔開了窗做測試點，但是TOP層也開了窗，焊接是有異常的。過孔有一個芯吸效應，如果BGA內部的過孔雙面開窗，BGA在焊接過程中，焊料熔化，導致焊料通過與焊盤相鄰的過孔流失，造成焊球上錫缺失，出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象，如果錫流到BGA的下面，和其它器件的焊點連接，那就出現(xiàn)了短路。所以說BGA下面的測試點是要開窗的，BGA面是塞孔，不能加開窗。

IPC專門為BGA的生產(chǎn)做了一個標準，《IPC-7095 BGA的設計及組裝工藝的實施》里面關于過孔開窗的隱患，有一個詳細的說明，直接上圖吧。

' U6 h5 U) T7 k0 r* z+ r/ o% K* P

如上圖所示，如果BGA內的過孔開了窗，成品后就是下面的樣子，錫有可能就被吸走了，將來短路虛焊一連串的不良等著你，我們不是來做可制造性設計，是制造問題，你說焊接廠要怎么焊接才能保證BGA的品質呢，我感覺是九死一生。

這種現(xiàn)象通常發(fā)生在焊墊有導通孔(via)的時候，因為錫球流經(jīng)回流焊(Reflow)時部分的錫會因為毛細現(xiàn)象(wicking)流進導通孔而造成錫量不足。

X-RAY的檢查后，連錫短路了。

所以過孔開窗很重要，當年就因為客戶的一個這樣設計，差點出現(xiàn)了嚴重的后果，幸虧一個姑娘及時出現(xiàn)挽救這個板子。
“啥姑娘，這有故事，大師兄說來聽聽.”趙理工，不知道什么時候也來到他們的身后，很八卦的問道。
: r1 `0 X" \, e8 U“是呀，是呀，大師兄，講講姑娘怎么救了客戶�！比鐭煹芍�一雙美目，也隨聲附和著。
* }; M" k' z9 z- v. `6 N. `大師兄雙眼眺望著窗外，思緒飛到了遙遠的從前。
0 p% {5 k# D5 ~! Z- f6 x% b4 l9 J& ?那是端午節(jié)放假前的幾天，PCBA工廠接到了一個焊接的加急項目，客戶在外地出差，兩天后要回來拿PCBA板去參展 ，板子是客戶從別的PCB加工后發(fā)過來的。
2 o3 [" F. W6 D% K! b

當我們的IQC在檢查板子的時候，發(fā)現(xiàn)BGA有兩個焊盤上蓋了油，等于兩個BGA焊盤沒了。

' j, U7 m$ J4 J+ E. R2 l

生產(chǎn)異常，趕緊聯(lián)系客戶，客戶馬上找了PCB工廠。
原來是客戶設計用的EAD軟件，沒有特殊設置過孔開窗這一項，導致工廠在原文件轉換gerber后，輸出的文件里面過孔是開窗的，這一點在PCB原文件里面是檢查不出來的。
* F& I. O) R" n( w! A

原文件里面沒有過孔開窗，但是轉出來的GERBER是開窗的。

板子投到工廠的時候，CAM工程師還是很經(jīng)驗的，馬上發(fā)了工程確認，描述如下：

板內過孔雙面開窗，特別是BGA區(qū)域，為了防止焊接時，有連錫短路或者虛焊的發(fā)生，建議刪除全板過孔開窗做阻焊塞孔，請確認是否OK。
5 D% _0 d; ?  d  E( J5 h" W當時客戶感覺工廠建議很合理，就愉快的回復了個OK。
結果板子做出來以后，有兩個BGA的焊盤上蓋了油，焊接出了異常。
* d+ e0 ]7 e9 o, J% ~后來問題的原因找到了，很簡單，因為板內BGA的開窗和過孔的開窗尺寸一樣大。
工廠工程師在刪除過孔開窗時，不小心多選了兩個BGA的開窗，所以BGA的兩個焊盤上就蓋上了阻焊油墨。
6 v7 n* C1 ~, q4 Y
1 a5 j. ?6 d  k* p$ L當時我和客戶經(jīng)常溝通技術問題，關系特別鐵，所以他就打電話讓我?guī)兔�解決下。我趕緊去了PCBA工廠，當時工廠王廠也很給力，找了一個漂亮的女孩子來幫忙解決這個問題。
“怎么解決的“林如煙和趙理工同時問道。
“姑娘用她靈巧的雙手，拿著刮刀一片一片的把這兩個焊盤給完整的刮出來，整整刮了一天，眼紅了，手腫了，我特別心疼這姑娘。板子當晚就上了線，客戶也順利參了展，中了標，皆大歡喜。”
( H# `8 R. w; z% J5 P5 z; r! |

過孔設計兩種方式，一種是開窗，一種是塞孔，下面的兩種設置你能區(qū)分清楚嗎。

# I/ {7 E" C; f$ f: }

人生就像一杯咖啡有點苦,只是姑娘的出現(xiàn)有了那么一點甜，彌補了客戶設計上的缺陷。

后來我就特別感謝這姑娘，我就約她晚上吃飯，姑娘羞答答的和我一起去了。
2 S6 g. R, f$ A% y我不知道當時我心中的感覺是什么樣，我只知道姑娘說她晚上9點來赴宴，我8點已經(jīng)開始開心了。
( @/ N: y4 R7 y1 t0 n后來的后來，這姑娘成了我的新娘，給我生了三個兒子，還控制著我的經(jīng)濟大權。這些年我是除了不會生小孩，我啥家務都會干，并且她還時不時的吆喝我，動作麻利點趕緊把碗洗了，小心老娘刮了你。
: g5 R% @' N8 c  M2 i林如煙和趙理工聽完大師兄的話，都驚恐的瞪大了眼。

  o* Z  a/ ]  D% A這正是：
過孔設計很關鍵，
; f& r+ V+ e9 Q1 n! `開窗塞孔莫搞亂，
連錫短路找上門，
封裝用錯要虛焊。
8 F& q' f* e; v2 C0 W

TerryKe

厲害！�。�