BGA的过孔开窗设计方案详解

作者：一博科技高速先生成员 王辉东

【内容摘要 description】

PCB的过孔开窗，用对了是故事，用错了就是事故，当短路虚焊来敲门，你还一脸晕乎的，不知道自已就是那个惹祸的人儿，不信你看…….

【正文】
早晨来上班的林如烟美得就像那五月的大太阳，晃眼。
坐在她身后的赵理工，看得是眼花缭乱，不能安心画板。
大师兄早已老僧入定，开始了一天的工作。
突然一阵香风袭来，一个窈窕的身影来到他的跟前。
林如烟说：“大师兄，有个问题请教下，我这个板子有个BGA，客户要求在BGA下面用过孔当测试点，你帮我看看，这个过孔的开窗要怎么设计合适。”

大师兄看到如烟的设计的测试点，Bottom面开窗没有问题，但是打开Top层阻焊一看，摇摇头，一声长叹。

BGA背面的过孔开了窗做测试点，但是TOP层也开了窗，焊接是有异常的。

过孔有一个芯吸效应，如果BGA内部的过孔双面开窗，BGA在焊接过程中，焊料熔化，导致焊料通过与焊盘相邻的过孔流失，造成焊球上锡缺失，出现虚焊的现象，如果锡流到BGA的下面，和其它器件的焊点连接，那就出现了短路。
所以说BGA下面的测试点是要开窗的，BGA面是塞孔，不能加开窗。

IPC专门为BGA的生产做了一个标准，《IPC-7095 BGA的设计及组装工艺的实施》里面关于过孔开窗的隐患，有一个详细的说明，直接上图吧。

如上图所示，如果BGA内的过孔开了窗，成品后就是下面的样子，锡有可能就被吸走了，将来短路虚焊一连串的不良等着你，我们不是来做可制造性设计，是制造问题，你说焊接厂要怎么焊接才能保证BGA的品质呢，我感觉是九死一生。

这种现象通常发生在焊垫有导通孔(via)的时候，因为锡球流经回流焊(Reflow)时部分的锡会因为毛细现象(wicking)流进导通孔而造成锡量不足。X-RAY的检查后，连锡短路了。

所以过孔开窗很重要，当年就因为客户的一个这样设计，差点出现了严重的后果，幸亏一个姑娘及时出现挽救这个板子。

“啥姑娘，这有故事，大师兄说来听听.”赵理工，不知道什么时候也来到他们的身后，很八卦的问道。
“是呀，是呀，大师兄，讲讲姑娘怎么救了客户。”如烟瞪着一双美目，也随声附和着。
大师兄双眼眺望着窗外，思绪飞到了遥远的从前。
那是端午节放假前的几天，PCBA工厂接到了一个焊接的加急项目，客户在外地出差，两天后要回来拿PCBA板去参展 ，板子是客户从别的PCB加工后发过来的。

当我们的IQC在检查板子的时候，发现BGA有两个焊盘上盖了油，等于两个BGA焊盘没了。

生产异常，赶紧联系客户，客户马上找了PCB工厂。原来是客户设计用的EAD软件，没有特殊设置过孔开窗这一项，导致工厂在原文件转换gerber后，输出的文件里面过孔是开窗的，这一点在PCB原文件里面是检查不出来的。原文件里面没有过孔开窗，但是转出来的GERBER是开窗的。

板子投到工厂的时候，CAM工程师还是很经验的，马上发了工程确认，描述如下：

板内过孔双面开窗，特别是BGA区域，为了防止焊接时，有连锡短路或者虚焊的发生，建议删除全板过孔开窗做阻焊塞孔，请确认是否OK。
当时客户感觉工厂建议很合理，就愉快的回复了个OK。
结果板子做出来以后，有两个BGA的焊盘上盖了油，焊接出了异常。
后来问题的原因找到了，很简单，因为板内BGA的开窗和过孔的开窗尺寸一样大。
工厂工程师在删除过孔开窗时，不小心多选了两个BGA的开窗，所以BGA的两个焊盘上就盖上了阻焊油墨。
当时我和客户经常沟通技术问题，关系特别铁，所以他就打电话让我帮忙解决下。我赶紧去了PCBA工厂，当时工厂王厂也很给力，找了一个漂亮的女孩子来帮忙解决这个问题。
“怎么解决的“林如烟和赵理工同时问道。
“姑娘用她灵巧的双手，拿着刮刀一片一片的把这两个焊盘给完整的刮出来，整整刮了一天，眼红了，手肿了，我特别心疼这姑娘。板子当晚就上了线，客户也顺利参了展，中了标，皆大欢喜。”

过孔设计两种方式，一种是开窗，一种是塞孔，下面的两种设置你能区分清楚吗。

 

人生就像一杯咖啡有点苦,只是姑娘的出现有了那么一点甜，弥补了客户设计上的缺陷。

后来我就特别感谢这姑娘，我就约她晚上吃饭，姑娘羞答答的和我一起去了。
我不知道当时我心中的感觉是什么样，我只知道姑娘说她晚上9点来赴宴，我8点已经开始开心了。
后来的后来，这姑娘成了我的新娘，给我生了三个儿子，还控制着我的经济大权。这些年我是除了不会生小孩，我啥家务都会干，并且她还时不时的吆喝我，动作麻利点赶紧把碗洗了，小心老娘刮了你。
林如烟和赵理工听完大师兄的话，都惊恐的瞪大了眼。
这正是：
过孔设计很关键，
开窗塞孔莫搞乱，
连锡短路找上门，
封装用错要虚焊。

审核编辑：符乾江