タイプの異なるPbフリーBGA部品の溶融状態

リフロー温度プロファイルの設定は、PCBに実装されている部品により異なります。
ここでは一般的な2つのタイプのBGAを同時実装した時の課題を分析します。

下記のような2種類のBGAを用意し、溶融状態の確認を行いました。

  • タイプ1・・・・・プラスチック・パッケージBGA(インターポーザー部: 厚さ0.3mm)
  • タイプ2・・・・・ラミネート・パッケージBGA(インターポーザー部:厚さ1.6mm)

部品仕様

BGA : 1.27mm ピッチ
バンプ : Sn3.5Ag
タイプ-1 : プラスチック・パッケージ
タイプ-2 : ラミネート・パッケージ
PCB : FR-4, OSP処理, 径0.6mmパッド
リフローピーク温度 : 230°C
220°C以上時間 : 30 秒以上

各々のBGA部品タイプは熱容量が異なり、最適温度プロファイルも異なるので、両タイプのBGAボールが、十分に溶融するための温度プロファイルの設定が必要です。

  220°C 228°C 230℃ 220秒時点 230℃ 231秒時点
タイプ-1  
タイプ-2

上記の写真でタイプ1とタイプ2を比較した場合、タイプ2は熱量が大きく多量の熱を要するため、同じ230℃でも、220秒時点では完全に溶融しておらず、231秒時点で溶融しました。したがってBGAボールの十分な溶解・結合のためには、リフローゾーンでの時間を約11秒長くする事が必要になります。しかし、ここではタイプ1がこのような熱の負荷がかかってもリフロー後、機能的に問題無いかの確認が必要です。もし、タイプ1の耐熱性が低く、PCB上の全てのBGA部品がタイプ1であれば、リフローにおいては若干低いピーク温度を使用しなければなりません。

下記は、最新Pbフリーソルダペーストの一般的なPbフリー用温度プロファイルです。このプロファイルは、多種部品の実装に対応しています。

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