在表面貼裝技術(shù)（SMT）領(lǐng)域，雙面BGA回流焊接是最高難度的工藝之一。作為深圳1943科技的專業(yè)工程師，我們深知不恰當(dāng)?shù)臏囟惹€會導(dǎo)致BGA焊點(diǎn)空洞、移位甚至損壞，良率可能下降至90%以下。

本文將深入探討雙面BGA回流焊接溫度曲線的設(shè)置方法，幫助您提升焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

雙面BGA回流焊接的挑戰(zhàn)

雙面BGA板在回流焊接過程中面臨多重挑戰(zhàn)：第一面焊接完成后需經(jīng)歷第二次高溫回流，容易導(dǎo)致已焊接的BGA焊點(diǎn)二次熔融，引起移位或可靠性下降；BGA體積大、熱容量高，其實(shí)際焊接溫度往往比其他小型元件低8℃左右；雙面板兩側(cè)溫度分布不均勻，容易產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致焊盤坑裂。

回流焊接溫度曲線的四個(gè)關(guān)鍵階段

1. 預(yù)熱區(qū)

預(yù)熱區(qū)是從室溫提升到活性溫度的階段，目標(biāo)是使焊膏中的溶劑適度揮發(fā)，破壞金屬氧化膜，為后續(xù)焊接做好準(zhǔn)備。這個(gè)階段的升溫速率至關(guān)重要：過快會產(chǎn)生熱沖擊，導(dǎo)致基板和器件受損；過慢則溶劑揮發(fā)不充分，影響焊接質(zhì)量。

根據(jù)深圳1943科技的經(jīng)驗(yàn)，最佳升溫速率應(yīng)控制在1～3℃/秒，最大不超過4℃/秒。對于雙面BGA板，特別是帶有大型BGA元件的板卡，我們建議采用較為保守的1～2℃/秒升溫速率，以減少熱應(yīng)力。

2. 保溫區(qū)

保溫區(qū)（也稱活性區(qū)）是溫度從約140℃上升到170℃的過程。此階段的主要目的是使PCB各個(gè)區(qū)域的溫度趨于均勻，減少溫差，同時(shí)激活助焊劑，清除焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物。

保溫區(qū)一般占加熱通道的33～50%，持續(xù)時(shí)間約40～120秒。對于雙面BGA板，適當(dāng)延長保溫時(shí)間（80-120秒）有助于減少BGA焊點(diǎn)中的空洞，特別是當(dāng)板厚超過1.6mm或有多層BGA布局時(shí)。

3. 回流區(qū)

回流區(qū)是焊料熔化的關(guān)鍵階段，溫度需上升至焊料熔點(diǎn)以上，完成浸潤過程。此階段的溫度設(shè)置尤為關(guān)鍵：峰值溫度過低會導(dǎo)致冷焊；過高則會損傷元器件或PCB。

典型峰值溫度一般為205～230℃。對于無鉛工藝，峰值溫度應(yīng)維持在230～245℃，液相線以上時(shí)間（TAL）應(yīng)為60～90秒。深圳1943科技建議，對于雙面板的第二面焊接，峰值溫度應(yīng)比第一面低5～10℃，以保護(hù)第一面已焊接的BGA元件。

4. 冷卻區(qū)

冷卻區(qū)是焊點(diǎn)凝固成型的關(guān)鍵階段。快速降溫有助于得到明亮的焊點(diǎn)，并有好的完整性和低的接觸角度。但過快的冷卻會導(dǎo)致元件和基板間溫度梯度太大，產(chǎn)生熱膨脹不匹配。

最佳冷卻速率約為4℃/秒。對于雙面BGA板，特別是厚板或高密度板，適當(dāng)降低冷卻速率到1.5℃/秒可減少層壓板應(yīng)變，降低焊盤坑裂風(fēng)險(xiǎn)。

雙面BGA回流焊接溫度曲線的特殊設(shè)置

第一面與第二面焊接的區(qū)別

雙面BGA板的兩面焊接需要不同的溫度曲線策略：

• 第一面焊接：可以采用標(biāo)準(zhǔn)的溫度曲線，峰值溫度可設(shè)置在推薦范圍的上限（如無鉛工藝240-245℃）
• 第二面焊接：需采用“溫和”的溫度曲線，峰值溫度應(yīng)設(shè)置在推薦范圍的下限（如無鉛工藝230-235℃），減少對第一面焊點(diǎn)的熱影響

根據(jù)深圳1943科技的實(shí)際測試數(shù)據(jù)，第二面焊接時(shí)，PCB反面的最高溫度不應(yīng)超過焊膏熔化溫度（179℃），以防止第一面小型元件的脫落或移位。

BGA元件的特殊考慮

BGA元件由于體積大、熱容量高，其實(shí)際焊接溫度比板面測量溫度低約5～8℃。因此，測量BGA焊點(diǎn)溫度時(shí)必須將熱電偶伸入到BGA體下方，而不是僅放在BGA外側(cè)。

深圳1943科技采用在PCB上開小槽的方法，將熱電偶伸入BGA下方，直接測量焊點(diǎn)處的實(shí)際溫度。這一措施使我們能夠精確控制BGA的焊接溫度，將其與其它組件溫度相兼容。

溫度曲線的測試與優(yōu)化方法

熱電偶選擇與安裝

溫度曲線測試推薦使用K型熱電偶，偶絲直徑0.1～0.3mm為宜。安裝熱電偶時(shí)，應(yīng)選取能代表SMA組件上溫度變化的測試點(diǎn)，一般至少應(yīng)選取三點(diǎn)：溫度最高點(diǎn)（通常是SMA與傳送方向相垂直的無元件邊緣中心處）、溫度最低點(diǎn)（通常是SMA靠近中心部位的大型元器件處）以及中間點(diǎn)。

固定熱電偶的最佳方法是使用高溫焊料，如銀錫合金，焊點(diǎn)應(yīng)盡可能小。也可以使用熱化合物斑點(diǎn)覆蓋熱電偶，然后用高溫膠帶粘貼。

測試與優(yōu)化流程

深圳1943科技采用以下系統(tǒng)化流程測試和優(yōu)化溫度曲線：

1. 根據(jù)PCB特性設(shè)定初始傳送帶速度，通常使總加熱時(shí)間在3-4分鐘
2. 初步設(shè)定各溫區(qū)溫度，基于焊膏供應(yīng)商推薦曲線和PCB特性
3. 在爐溫穩(wěn)定后，進(jìn)行首次溫度曲線測試
4. 分析實(shí)測曲線與理想曲線的差異，調(diào)整爐溫設(shè)置
5. 重復(fù)測試和調(diào)整，直到實(shí)測曲線符合要求
6. 使用實(shí)際單板焊接驗(yàn)證，確認(rèn)后存儲為正式程序

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)一個(gè)優(yōu)化的溫度曲線通常需要2～3次“設(shè)置-測試”循環(huán)。

深圳1943科技的專業(yè)實(shí)踐建議

針對不同情形的設(shè)置分類

根據(jù)PCB的類型和復(fù)雜度，深圳1943科技將回流焊設(shè)置分為三類：

• A類設(shè)置：單面回流焊產(chǎn)品，雙面回流焊第一面（不帶BGA產(chǎn)品）
• B類設(shè)置：普通雙面回流焊的第二面
• C類設(shè)置：所有帶BGA的產(chǎn)品

對于雙面BGA板，第一面采用C類設(shè)置，第二面則采用特殊的“雙面BGA”設(shè)置，既保證第二面焊接質(zhì)量，又保護(hù)第一面BGA焊點(diǎn)。

提高良率的關(guān)鍵參數(shù)

根據(jù)深圳1943科技的內(nèi)部數(shù)據(jù)，通過優(yōu)化以下關(guān)鍵參數(shù)，雙面BGA焊接良率可從90%提升至99.9%以上：

• 預(yù)熱速率：嚴(yán)格控制在1-2℃/秒，減少BGA內(nèi)部應(yīng)力
• 保溫時(shí)間：延長至100-140秒，確保溫度均勻性
• 峰值溫度：第一面235-245℃，第二面225-235℃（無鉛工藝）
• 高于液相線時(shí)間：嚴(yán)格控制為60-90秒，避免焊點(diǎn)脆化
• 冷卻速率：2-4℃/秒，平衡焊點(diǎn)完整性與熱應(yīng)力

結(jié)語

雙面BGA回流焊接溫度曲線的設(shè)置是SMT工藝中的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響產(chǎn)品的可靠性和良率。通過科學(xué)的溫度曲線設(shè)計(jì)、精密的測試和持續(xù)的優(yōu)化，深圳1943科技已幫助很多客戶解決了雙面BGA焊接的難題。

正確的溫度曲線不僅能提升產(chǎn)品質(zhì)量，還能降低生產(chǎn)成本，提高市場競爭力。如果您在雙面BGA焊接過程中遇到任何問題，歡迎聯(lián)系深圳1943科技的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，我們將為您提供專業(yè)的解決方案。