BGA（球栅阵列封装）芯片作为一种广泛应用于电子设备的高性能集成电路，结构复杂且精密。在存储、运输或生产过程中，BGA芯片容易吸收空气中的水分。当受潮的芯片在后续的焊接等高温工序中，内部水分会迅速汽化膨胀，导致芯片膨胀、变形等现象。这不仅会直接损坏芯片，还会引发诸如开裂、分层、剥离、微裂纹等内部缺陷，影响芯片的性能和寿命。对BGA芯片进行烘烤处理，去除内部水分，是确保其在后续工序中性能稳定、可靠的关键步骤。
一、BGA芯片烘烤的目的
1、去除湿气：BGA芯片在制造、运输及存储过程中，易受环境湿度影响而吸收水分。这些水分若未被去除，在贴片焊接时，高温会使水分迅速汽化膨胀，产生巨大应力，导致芯片封装开裂、焊点失效或内部电路损坏等问题。烘烤能使芯片内部水分逐渐蒸发，降低焊接时的潜在风险。
2、提高焊接质量：烘烤过程中，芯片表面的氧化物和污染物会随水分蒸发而减少，改善芯片引脚的可焊性，使焊料能更好地与引脚结合，提高焊接质量和可靠性。干燥的芯片在焊接时，焊点形成良好，焊料能更好地润湿焊盘和芯片引脚，减少虚焊、假焊等缺陷，提高焊接的电气性能和机械强度。
3、增强芯片可靠性：去除湿气可减缓芯片内部化学反应速率，如金属化线之间的腐蚀、漏电等，降低芯片故障风险，提高长期使用过程中的稳定性和可靠性。烘烤还能使芯片内部材料分子重新排列，释放应力，防止芯片开裂，提高机械性能。
二、BGA芯片烘烤的标准工艺
1、烘烤标准
根据BGA芯片的湿敏等级（MSL），烘烤的温度和时间要求有所不同。对于超出管制期限、真空包装状态失效、真空包装拆封后湿度指示卡超出规定、散装无真空包装的BGA芯片，通常需要在125℃±5℃的条件下烘烤24小时。对于其他情况，如所有客户的主芯片（BGA）在管制范围内的按120℃±5℃ ×6小时进行烘烤。需要注意的是，若多次烘烤，则总烘烤时数须小于96小时。
2、烘烤工艺
● 预热阶段：将烘箱预热至设定温度，确保温度均匀分布。
● 烘烤阶段：将BGA芯片放入烘箱中，按照规定的温度和时间进行烘烤。
● 冷却阶段：烘烤完成后，应缓慢冷却，避免因温度骤变导致芯片内部产生热应力而损坏。冷却速度一般应控制在每分钟5℃到10℃之间。
● 监控与记录：在烘烤过程中，要实时监控温度和时间等参数，确保烘烤过程符合工艺要求，并记录烘烤过程中的各项参数。
三、BGA芯片烘烤的适用范围
● 电子制造行业：在电脑、手机、平板、服务器等电子产品生产中，BGA芯片作为核心元件，焊接前通常需烘烤，以确保焊接质量，提高产品良品率和可靠性。
● 半导体封装测试行业：芯片封装过程中，为防止水分损害，封装前后BGA芯片需烘烤；封装后存储和运输过程中，烘烤可避免芯片受潮。
● 电子维修行业：对含BGA芯片的电路板维修，如更换芯片、维修故障电路板时，需先烘烤电路板和芯片，去除湿气后再焊接，防止维修中芯片受潮导致焊接不良或损坏。
● 航空航天、汽车电子等领域：这些领域电子产品对可靠性要求极高，BGA芯片使用前必须严格烘烤处理，确保恶劣环境下正常工作，防止芯片故障引发安全事故。
四、BGA芯片烘烤适用的烘箱
1、充氮烘箱：通过向烘箱内充入氮气，降低氧气含量，从而减少氧化反应。这种烘箱适用于对氧化敏感的芯片，能够有效保护芯片表面不受氧化。其特点是能够提供一个低氧环境，减少芯片在高温烘烤过程中的氧化风险，但设备成本和运行成本相对较高。
2、高温烤箱：适用于在较高温度下进行短时间的烘烤处理。这种烤箱通常具有快速升温和降温的功能，能够提高烘烤效率。其特点是能够快速达到所需的高温环境，适合对烘烤时间要求较短的BGA芯片。
3、洁净无氧烘箱：特别适用于对烘烤环境要求极高的芯片，如精密电子元件、半导体芯片等。这种烘箱通过充入惰性气体（如氮气）来形成高温、低氧、洁净的烘烤环境，从而有效避免芯片在烘烤过程中受到污染和氧化。其特点是能够提供一个高度洁净和低氧的烘烤环境，确保芯片在烘烤过程中不受污染。
4、真空烘箱：通过抽真空来降低烘箱内的压力，从而加速水分的蒸发和有机物的分解。真空烤箱适用于需要去除芯片内部的有机污染物或提高烘烤效率的场合。其特点是能够在较低的温度下实现高效的烘烤，减少高温对芯片的潜在损害。
5、热风循环烘箱：是目前最为常见的烘烤设备之一。通过热风在烘箱内的循环流动，使热量分布更加均匀，确保BGA芯片受热均匀，提高烘烤效果。这种烘箱的温度控制精度较高，能够满足SMT元器件烘烤的温度要求，且容量较大，适合大批量BGA芯片的烘烤处理。
BGA芯片的烘烤工艺是确保性能和可靠性的关键环节。通过烘烤去除芯片内部的湿气，有效防止焊接过程中因水分汽化而产生的各种缺陷，提高焊接质量，增强芯片的机械性能和电气性能。无论是电子制造、半导体封装测试，还是电子维修以及航空航天、汽车电子等高可靠性要求的领域，烘烤都不可或缺。在实际操作中，应根据不同的情况选择合适的烘箱设备，严格执行烘烤标准和烘烤工艺，确保芯片在后续工序中的稳定性和可靠性，提升电子产品的整体质量和性能。
