最近常有網(wǎng)友詢問BGA封裝IC碰到NWO問題該如何處理？其實(shí)一般的NWO(Non Wet Open)幾乎都發(fā)生在BGA封裝IC的邊緣及角落，而其原因也大多是因?yàn)锽GA的載板(substrate)或PCB流經(jīng)回焊(reflow)爐時(shí)板子材料不耐高溫變形所致，其現(xiàn)象的具體呈現(xiàn)其實(shí)與HIP(Head-In-Pillow，枕頭效應(yīng)) 也極為類似。

 

這NWO(Non Wet Open)發(fā)生的可能原因有很多，比如說板材變形、焊墊/焊盤氧化、溫度熱能未達(dá)到融錫要求、防焊印刷偏移…等，不過有80%以上的問題幾乎都來自于板材變形。

另外，從NWO發(fā)生的現(xiàn)象觀察，其不良現(xiàn)象或許有機(jī)會(huì)可以使用X-Ray檢查出來，因?yàn)橛∷⒃贜WO焊墊上的錫膏經(jīng)過回焊后幾乎全被BGA的錫球給吸走了，照這種邏輯來推論，那么發(fā)生NWO位置的錫球應(yīng)該會(huì)比其他正常的錫球來得大才對(duì)，所以有機(jī)會(huì)用X-Ray檢查出來。

 

NWO發(fā)生原因：板材變形

電路板在流經(jīng)回焊爐的恒溫浸泡區(qū)(soak zone)時(shí)，電路板會(huì)因?yàn)槭軣岫_始慢慢地彎曲變形，因?yàn)橐话汶娐钒宕蟾胖粫?huì)選用Tg>150（Tg為玻璃轉(zhuǎn)換溫度）左右的板材來節(jié)省成本，隨著回焊爐內(nèi)的溫度越來越高，電路板的變形會(huì)越來越嚴(yán)重，另外，板材厚度越薄及所負(fù)載的零件重量越重時(shí)，其變形量也會(huì)越加明顯。
 

有些原本焊接在PCB焊墊上的錫膏會(huì)黏在BGA的錫球上，隨著溫度漸漸升高，BGA的錫球與電路板間空隙越來越大，錫膏會(huì)漸漸地被帶往錫球的方向，到最后全部黏在BGA的錫球上，當(dāng)爐溫到達(dá)融錫溫度時(shí)，BGA的錫球與電路板焊墊間的空隙也來到了最大，也就是說當(dāng)錫球與錫膏完全熔融時(shí)并未接觸到電路板的焊墊，直到回焊爐的溫度再次回到焊錫的熔點(diǎn)前都未能接觸到焊墊。
 

當(dāng)回焊爐開始降溫到低于焊錫的熔點(diǎn)之后，電路板也逐漸從彎曲變形中慢慢恢復(fù)到原始狀態(tài)（事實(shí)上有些狀況根本回不來），但這時(shí)候所有沾附在BGA錫球上的錫膏早都已經(jīng)與錫球融為了一體，冷卻后再與焊墊接觸時(shí)就只會(huì)像公車站般靠在電路板的焊墊上而已，兩者并未焊接在一起，當(dāng)板子因?yàn)槟承┣闆r再發(fā)生稍微變形，就會(huì)形成開路，這大概就是電路板焊墊上無錫NWO的現(xiàn)象。


 

 

上圖將NWO(Non-Wet-Open)與HIP(Head-In-Pillow)或HoP(Head-of-Pillow)在SMT的Reflow溫度曲線下形成的原因稍微做了解釋，基本上兩者都是因?yàn)榘宀淖冃嗡?，只是HIP的錫膏會(huì)保留在電路板的焊墊上，但NWO則完全轉(zhuǎn)移到了錫球。

解決方法：其實(shí)不論你想解決HIP或NWO，其方法不外乎降低板彎板翹的發(fā)生率與增加BGA焊墊的錫膏量?jī)煞N。目前雖然有對(duì)策但卻仍無法100％解決，或是投資與收穫不成正比，所以得自己判斷如如才是最有效降低其不良率的方法。
 

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板彎板翹發(fā)生的原因與防止的方法 

增加錫膏量可以改善BGA焊接不良？ 

如何解決BGA錫球的HIP(Head-In-Pillow)虛焊問題
 

NWO發(fā)生原因：焊墊/焊盤氧化

依據(jù)上面的解說，其實(shí)NWO的現(xiàn)象就是焊墊上沒有吃錫，所以，如果有焊墊/焊盤出現(xiàn)氧化，就算板子沒有因?yàn)闇囟榷冃我矔?huì)造成同樣的現(xiàn)象Non-Wet現(xiàn)象。

解決方法：如果是焊墊氧化，當(dāng)然就得處理PCB咯！
 

NWO發(fā)生原因：焊墊溫度熱能未達(dá)到融錫要求

另外一個(gè)造成NWO的原因是焊墊的溫度無法有效達(dá)到融錫的要求，這種現(xiàn)象通常發(fā)生在BGA中間的錫球部份，或是連接有大片銅箔的接地焊墊。

?　BGA中間的位置，尤其錫球顆數(shù)較多的大型BGA封裝，其底下焊墊的升溫因?yàn)槭艿奖倔w的阻隔，所以受熱升溫會(huì)從最外圍的焊墊開始往內(nèi)延伸，如果回焊溫度曲線調(diào)整的不好，就有可能造成BGA中間區(qū)域的焊墊未受熱完全就開始降溫，以致形成NWO的情形。

?　焊墊連接大面積基地銅箔會(huì)拉低焊墊溫度上升的速度，因?yàn)榇蟛糠值臒崮芏急唤拥劂~箔給吸走了，當(dāng)其他焊墊已經(jīng)達(dá)到了融錫的溫度時(shí)，這些連接了大面積銅箔的焊墊卻還未達(dá)能到該有的溫度，于是焊墊上的錫膏就會(huì)被BGA上溫度比較高的錫球給搶走，一旦回焊爐的溫度開始下降，就會(huì)形成NWO的現(xiàn)象。

解決方法：一般的建議會(huì)先調(diào)整回焊爐溫的曲線以得到最佳化，這樣也是最便宜的方法，可以考慮增加恒溫浸泡區(qū)(soak zone)的時(shí)間，讓所有的焊墊都可以達(dá)到一定的溫度后才進(jìn)入回焊區(qū)(reflow zone)。
 

另外，對(duì)于連接到大面積銅箔的焊墊建議要變更佈線增加【熱阻焊墊/限熱焊墊(thermal relief)】的設(shè)計(jì)，以求有效降低大部分熱能被大面積銅箔吸走的機(jī)會(huì)。

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