贾忠中，付红志—中兴通讯股份有限公司

    带散热凸台的BGA是一种新近出现的BGA封装形式，其特点是在BGA封装的底部中间位置（芯部）加有一个散热的铜块，主要用于高功耗器件的封装，如图1所示。由于它目前还没有统一的名称，在本文中我们将其称为Slug-BGA。

    由于底部散热凸台的支撑作用，在焊接过程中，Slug- BGA封装体相对于一般的PBGA不能自由的伸缩，冷却时会产生较大的应力，位于边缘处的焊点很容易拉裂，如图2所示。

图1：Slug-BGA封装

图2：断裂焊点切片图

    一般BGA的焊接过程

    BGA的焊接与一般器件的焊接有所不同，存在两个特殊的热过程：两次塌落与热变形。

    ·两次塌落

    BGA焊接时，先是焊膏熔化并塌落，然后焊球熔化并二次塌落。许多的试验证明，只有发生二次塌落，BGA才能实现自动校准和焊膏焊球成分的融合，这就需要合适的温度与焊接时间。

    ·热变形

    对BGA来说，焊接加热时总是BGA表面先被加热，接下来是封装体被加热，最后才是焊点被加热并最终熔化，冷却时则相反。这样的加热过程必然导致升温时BGA的顶部比底部温度高，因而向上弓曲，冷却时，则是顶部比底部的温度低，因而四角上翘，如图3所示。也就是BGA进行回流焊接时存在一个热胀冷缩的变形过程。由于BGA器件的I/O端是以焊球形式存在并布局在封装体的底部，在焊接过程中，封装体的形变必然影响到焊点的形成过程，特别是BGA的周边焊点。

    这两次的变形都发生在温度变化比较快的阶段，不管上弓还是四角上翘，他们都发生在焊接过程中。对一般的PBGA而言，焊接完成后BGA会基本恢复到焊接前的状态，也就是封装体仍然会基本平整。但对Slug-BGA而言，由于其芯部存在散热凸台，冷却时芯部不能自由收缩，焊接完成后热变形不能完全恢复；焊点，特别是靠近BGA四边的焊点就会存在一些应力。如果焊接时，BGA封装体还没有完全达到热平衡状态就转入冷却阶段，这时的应力就会很大，在冷却时有可能使焊点发生断裂。

图3：BGA进行回焊接时的热变形过程

Slug-BGA的焊接问题

    Slug-BGA焊接时容易发生两个问题：

    一是焊接温度不够，达不到二次塌落的温度。这样， 焊点在凝固时焊球仍处于半固半液的“糊状”形态，焊点很容易发生断裂。

    二是焊接时间不够，准确地说是Slug-BGA达到峰值温度后的停留时间不够，Slug-BGA封装的变形还没有恢复，仍处于芯部上弓的状态。如果这时进入冷却阶段，在四角上翘拉力和芯部散热凸台向下的双重作用下，焊点很容易拉断。即使没有拉断，焊点由于受到很大的应力，对长期可靠性是不利的！图4为一个Slug-BGA焊接后所做的一