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一般來說只要有在SMT生產(chǎn)打滾過的工程師，他們大多不喜歡生產(chǎn)有雙面BGA設計的PCB，因為板子上有BGA的存在本身就已經(jīng)不太容易生產(chǎn)了，而雙面都有BGA設計的板子又比只有單面BGA設計的PCB更容易產(chǎn)生不良品。

有不良品就意味著有無窮無盡的改善得做，而且BGA重工通常費時又費勁，重工后還不一定就可用，你說有那個SMT工程師犯傻了。

 

那為什么雙面BGA的PCB較容易出現(xiàn)不良品呢？

正常情況BGA零件通常會被安排在第二面才過Reflow，這是為了避免第一面Reflow的缺點在第二面Reflow時被放大，這些缺點包含BGA焊球孔洞(void)比率增加、HIP或WNO空假焊比率增加、焊點脆化、BGA零件掉落等主要問題，次要問題是雙面BGA的板子維修不易。
 

二次回焊后BGA焊球孔洞(void)比率增加

一般認為是這因為二次回焊時，BGA錫球可能重新熔融，讓原本散布于BGA內(nèi)的許多細小孔洞(micro-void)有機會重新聚集成為一個較大的孔洞(void)，當錫球的Void越大，就表示錫球的可靠性越差，IPC-7095內(nèi)有規(guī)定孔洞不得大于一定的百分比，因為一旦產(chǎn)品受到落下、振動等外力影響時有孔洞的錫球斷裂機率就越高。

BGA錫球的孔洞(void)可不僅僅是那些肉眼可以看到的而已，有專家針對BGA錫球的孔洞分成了下列幾類：

?　Marco Voids：錫膏中助焊劑所行程的孔洞。

?　Planar Micro-voids：一般出現(xiàn)于SMD(Solder-Mask-Defined)的板子，因為錫膏有機會印刷于防焊層，防焊層與焊墊之間的高度差與防焊表面粗糙度所形成的孔洞。

?　Shrinkage Voids：錫球外壁的小洞。

?　Micro-Via Voids：焊墊/焊盤上via形成的孔洞。

?　IMC Micro-voids：IMC層長時間或多次熱循環(huán)后老化形成于IMC附近的孔洞。

?　Pinhole Micro-voids：這類孔洞一般出現(xiàn)在IMC層，由電路板上金屬層原本的細小孔洞所形成。

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何謂IMC (Intermetallic Compound)？IMC與PCB焊接強度有何關系？

目前應該是無法完全避免BGA錫球孔洞(voids)的發(fā)生，不過可以在回焊爐內(nèi)加氮氣(N2)來增加焊錫的潤濕性并降低錫球孔洞的發(fā)生率。
 

二次回焊后，焊點脆化，承受落摔能力變差

這個應該是屬于信賴度的問題，而且屬于不可逆的反應，更甚的這一般在制造工廠是測試不出來的。

這是因為每經(jīng)過一次Reflow就是對焊錫的再一次加熱，而每一次的加熱都會讓IMC層變得更厚，也就是老化，銅基地的IMC (InterMetallic Compound) 還會從原本的良性Cu6Sn5轉(zhuǎn)變?yōu)榱有缘腃u3Sn。不論是哪種金屬基地的PCB，當IMC變得越來越厚，就表示焊錫變得越脆，也越無法承受落下時的沖擊力。

可以把IMC想像成磚塊間的水泥，不同的磚塊分屬不同的金屬，其間必須形成類似水泥的IMC才能互相連接在一起，如果水泥層越厚（IMC層越厚），當磚塊承受到推拉應力時，就越容易從水泥層斷裂，在焊接中就是IMC層。

想進一步了解IMC請參考【PCB焊接強度與IMC觀念】一文。
 

BGA零件于第二面回焊時掉落的風險

正常情況下打在第一面的BGA零件應該不至于在第二面過爐時掉落到回焊爐內(nèi)的，深圳宏力捷打過ARM CPU也沒有掉件過，不過如果有重量比較重的BGA就難說了。

不過看網(wǎng)絡上偶爾還是會有網(wǎng)友會提問，如果有看文的朋友有實際發(fā)生的案例可以提出來一起討論。

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為什么SMT二次回焊時第一面零件不會掉落？再回焊熔錫溫度會升高?
 

如果無法避免雙面BGA的設計出現(xiàn)，那有沒有什么比較好的建議可以降低其風險呢？

老實說深圳宏力捷還未發(fā)現(xiàn)有這方面的工業(yè)標淮，不過根據(jù)以上篇幅說明雙面BGA的缺點，深圳宏力捷有以下的建議：

?　盡可能少放BGA零件于第一面Reflow。

?　將重量比較輕、尺寸比較小、錫球pitch比較大的BGA設置在第一面。

?　將比較重要的BGA零件（如CPU）設置在第二面Reflow。

?　盡量不要將BGA零件設置于PCB的正中心，因為正中心通常是PCB變形最嚴重的位置。