|
一般的BGA返修及焊接工艺 BGA的全称是Ball Grid Array（球栅阵列结构的PCB），它是集成电路采用有机载板的一种封装法。它具有：①封装面积减少②功能加大，引脚数目增多③PCB板溶焊时能自我居中，易上锡④可靠性高⑤电性能好，整体成本低等特点。有BGA的PCB板一般小孔较多，大多数客户BGA下过孔设计为成品孔直径8~12mil，BGA处表面贴到孔的距离以规格为31.5mil为例，一般不小于10.5mil。BGA下过孔需塞孔，BGA焊盘不允许上油墨，BGA焊盘上不钻孔。   多数半导体器件的耐热温度为240℃～300℃，对于BGA返修系统来说，加热温度和均匀性的控制显得非常重要。BGA芯片焊接工艺步骤如下： 1、PCB电路板、BGA预热：  电路板、芯片预热的主要目的是将潮气去除以免PCB起泡和芯片爆，如果电路板和BGA内的潮气很小（如芯片刚拆封），这一步可以免除。
2、拆除BGA：  拆除的BGA如果不打算重新使用，而且PCB可承受高温，拆除BGA可采用较高的温度（较短的加热周期），主板上BGA取下来后，至少要等一分钟才能么BGA返修台上拿下来，不然PCB板会变形。
3、 清洁焊盘：   清洁焊盘主要是将拆除BGA芯片后留在PCB表面的焊锡膏清理掉，必须使用符合要求的清洗剂。为了保证BGA焊料可靠性，一般不能使用焊盘上的残留焊膏，必须将旧的焊膏清除掉，除非BGA上重新形成BGA焊料球。由于BGA体积小，特别是CSP（或μBGA体积更小，清洁焊盘比较困难，所以在返修CSP时，如果CSP的周围空间很小，就需使用免清洗助焊剂，为保让返修的BGA的焊接可靠性，PCB上的BGA焊接位置必须尽可能的平。
4、 涂焊膏、助焊剂： 这准备好的PCB板上涂上助焊膏，这个工序要特别注意，涂均匀。 在PCB上涂焊膏对于BGA的返修结果有重要影响。通过选取用与BGA相符的模板，可很方便地将焊膏涂在电路板上。对于CSP，有3种焊膏可以先选：助焊膏，免清焊膏和水溶性焊膏。使用助焊膏，回流时间可略长些，使用免清洗焊膏，回流温度应选的低些。 
（1） 贴装：贴装的主要目的是使BGA上的每个焊料与PCB上的焊盘对准。必须使用专门的设备来对中。 
（2）  热风回流焊：热风回流焊是整个返修工艺的关键。 
A、 BGA返修回流焊的曲线应当与BGA的原始焊接曲线接近，热风回流焊曲线分成六个区间：预热区、保温、升温、焊接1、焊接2和冷却区，六个区间的温度、时间参数可以分别设定，通过计算机连接，可以将这些程序存储和随时调用。 
B、在回流焊接过程中要正确选择各区的加热温度和时间，同时应注意升温的速度。一般，在100℃以前，最大的升温速度不超过10℃/s，100℃以后最大温速度不超过5℃/s，在冷却区，最大的冷却速度不超过6℃/s，因为过高的升温速度和降温速度都可能损坏PCB和BGA，这种损坏有时是肉眼不能观察到的。不同的BGA，不同的焊膏，应选择不同的加热温度和时间。如CBGA BGA的同流温度应高于PBGA的回流温度，90pb/10Sn，应该63 Sn/37 pb焊膏选用更高的回流温度。对免洗焊膏，其活性低于非免洗焊膏，因此，焊接温 度不宜过高，焊接时间不宜过 长，以防止焊料颗粒的氧化。 C、热风回流焊中，PCB板的底部必须能够加热。这种加热的目的有二个：避免由于PCB板的单面受热而产生翘曲和变形；使焊膏熔化的时间缩短。对于尺寸板的BGA返修，这种底部加热尤其重要。BGA返修设备的底部加热方式有两种，一种是热风加热，一种是红外加热。热风加热的优点是加热均匀，一般返修工艺建议采用这种加热。红外加热的缺点是PCB受热不均匀。 
D、要选择好的热风回流吸嘴。热风回流喷嘴属于非接触式加热，加热时依靠高温空气对流使BGA上的各焊点的焊料同时熔化。保证在整个回流过程中有稳定的温度环境，同时可保护相邻件不被对流热空气回热损坏。 
焊接完毕！整套工序完成！ 工艺简介 普通返修 普通SMD返修系统的原理：采用红外加温或热风流加温系统使均匀的温度聚集到表面组装器件（SMD）的引脚和焊盘上，使焊点融化或使焊膏回流，以完成拆卸和焊接功能。 不同返修系统的相异之处主要在于加热源不同，或热气流方式不同，有的喷嘴使热风在SMD的上方。从保护器件的角度考虑，应选择到达PCB板温度均匀的多温区加热系统较好，为防止PCB翘曲还要选择具有对PCB进行预热功能的返修系统。 BGA返修 使用dt-f630D进行BGA的返修步骤：
1、操作前的常识 多数半导体器件的耐热温度为240℃～300℃，对于BGA返修系统来说，加热温度和均匀性的控制显得非常重要 2、PCB电路板、BGA预热： PCB电路板、芯片预热的主要目的是将潮气去除以免引起PCB起泡和芯片爆损坏，如果电路板和BGA内的潮气很小（如芯片刚拆封），这一步可以免除。 3、拆除BGA： 拆除BGA的工具最好的还是使用BGA返修系统,当然也可以根据自己的需要选择专用设备进行拆除;拆除的BGA如果不打算重新使用，而且PCB可承受高温，拆除BGA可采用较高的温度（较短的加热周期），主板上BGA取下来后，至少要等一分钟才能从BGA返修台上拿下来，不然PCB板会变形。BGA如果需要重新植球使用,务必采用BGA芯片的回流曲线程序进行加热处理进行拆除 4、清洁焊盘：
清洁焊盘主要是将拆除BGA芯片后留在PCB表面的焊锡膏清理掉，必须使用符合要求的清洗剂。为了保证BGA焊料可靠性，一般不能使用焊盘上的残留焊膏，必须将旧的焊膏清除掉，除非BGA上重新形成BGA焊料球。由于BGA体积小，特别是CSP（或μBGA体积更小，清洁焊盘比较困难，所以在返修CSP时，如果CSP的周围空间很小，就需使用免清洗助焊剂，为保让返修的BGA的焊接可靠性，PCB上的BGA焊接位置必须尽可能的平。 把用烙铁将PCB焊盘残留的焊锡清理干净、平整，可采用拆焊编织带和扁铲形烙铁头进行清理，操作时注意不要损坏焊盘和阻焊膜。
用专用清洗剂将助焊剂残留物清洗干净。 5：印刷焊膏,涂焊膏、助焊剂 因为表面组装板上已经装有其他元器件，因此必须采用BGA专用小模板，模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定，印刷完毕后必须检查印刷质量，如不合格，必须将PCB清洗干净并凉干后重新印刷。对于球距为0.4mm以下的CSP，可以不印焊膏，因此不需要加工返修用的模板，直接在PCB的焊盘上涂刷膏状助焊剂。需要拆元件的PCB放到焊炉里，按下再流焊键，等机器按设定的程式走完，在温度最高时按下进出键，用真空吸笔取下要拆下的元件，PCB板冷却即可。 一般情况下,焊膏的作用主要是使BGA的锡球跟PCB板的触点良好的连接,因为我们做的是BGA返修处理,PCB板已经在我们除锡的工艺上进行了一次处理,印刷焊膏这一步骤就可以减掉,而直接使用BGA焊接专用的助焊膏解决: 涂焊膏、助焊剂 在准备好的PCB板上涂上助焊膏，这个工序要特别注意，涂均匀。 在PCB上涂焊膏对于BGA的返修结果有重要影响。通过选取用与BGA相符的模板，可很方便地将焊膏涂在电路板上。对于CSP，有3种焊膏可以先选：助焊膏，免清焊膏和水溶性焊膏。使用助焊膏，回流时间可略长些，使用免清洗焊膏，回流温度应选的低些。 6：贴装BGA 拆下的BGA器件一般情况可以重复使用，但必须进行植球处理后才能使用。贴装BGA器件的步骤如下： A：将印好焊膏的表面组装板放在工作台上 B: 贴装的主要目的是使BGA上的每个焊料与PCB上的焊盘对准。必须使用专门的设备来对中。 C：选择适当的吸嘴，打开真空泵。将BGA器件吸起来， BGA器件底部与PCB焊盘完全重合后将吸嘴向下移动，把BGA器件贴装到PCB上，然后关闭真空泵。 8：再流焊接 A: 设置焊接温度可根据器件的尺寸，PCB的厚度等具体情况设置，BGA返修回流焊的曲线应当与BGA的原始焊接曲线接近，热风回流焊曲线分成六个区间：预热区、保温、升温、焊接1、焊接2和冷却区，六个区间的温度、时间参数可以分别设定，通过计算机连接，可以将这些程序存储和随时调用。 
B: 在回流焊接过程中要正确选择各区的加热温度和时间，同时应注意升温的速度。一般，在100℃以前，最大的升温速度不超过10℃/s，100℃以后最大温速度不超过5℃/s，在冷却区，最大的冷却速度不超过6℃/s，因为过高的升温速度和降温速度都可能损坏PCB和BGA，这种损坏有时是肉眼不能观察到的。不同的BGA，不同的焊膏，应选择不同的加热温度和时间。如CBGA BGA的同流温度应高于PBGA的回流温度，90pb/10Sn，应该63 Sn/37 pb焊膏选用更高的回流温度。对免洗焊膏，其活性低于非免洗焊膏，因此，焊接温度不宜过高，焊接时间不宜过长，以防止焊料颗粒的氧化。 
C、热风回流焊中，PCB板的底部必须能够加热。这种加热的目的有二个：避免由于PCB板的单面受热而产生翘曲和变形；使焊膏熔化的时间缩短。对于尺寸板的BGA返修，这种底部加热尤其重要。BGA返修设备的底部加热方式有两种，一种是热风加热，一种是红外加热。热风加热的优点是加热均匀，一般返修工艺建议采用这种加热。红外加热的缺点是PCB受热不均匀。 D、要选择好的热风回流吸嘴。热风回流喷嘴属于非接触式加热，加热时依靠高温空气对流使BGA上的各焊点的焊料同时熔化。保证在整个回流过程中有稳定的温度环境，同时可保护相邻件不被对流热空气回热损坏。 
9：检验 BGA的焊接质量检验需要X光或超声波检查设备，在没有检查设备的的情况下，可通过功能测试判断焊接质量，也可凭经验进行检查。 把焊好的BGA的表面组装板举起来，对光平视BGA四周，观察是否透光、BGA四周与PCB之间的距离是否一致、观察焊膏是否完全融化、焊球的形状是否端正、焊球塌陷程度等。 如果不透光，说明有桥接或焊球之间有焊料球； 如果焊球形状不端正，有歪扭现象，说明温度不够，焊接不充分，焊料再流动时没有充分的发挥自定位效应的作用； 焊球塌陷程度：塌陷程度与焊接温度、焊膏量、焊盘大小有关。在焊盘设计合理的情况下，再流焊后BGA底部与PCB之间距离比焊前塌陷1/5-1/3属于正常。如果焊球塌陷太大，说明温度过高，容易发生桥接。 如果BGA四周与PCB之间的距离是不一致说明四周温度不均匀。 植球工艺 
1：去处BGA底部焊盘上的残留焊锡并清洗 用烙铁将PCB焊盘残留的焊锡清理干净、平整，可采用拆焊编织带和扁铲形烙铁头进行清理，操作时注意不要损坏焊盘和阻焊膜。 用专用清洗剂将助焊剂残留物清洗干净。 2：在BGA底部焊盘上印刷助焊剂 一般情况采用高沾度的助焊剂，起到粘接和助焊作用，应保证印刷后助焊剂图形清晰、不漫流。有时也可以采用焊膏代替，采用焊膏时焊膏的金属组分应与焊球的金属组分相匹配。 
印刷时采用BGA专用小模板，模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定，印刷完毕必须检查印刷质量，如不合格，必须清洗后重新印刷。 3：选择焊球 选择焊球时要考虑焊球的材料和球径的尺寸。目前PBGA焊球的焊膏材料一般都是63Sn/37Pb，与目前再流焊使用的材料是一致的，因此必须选择与BGA器件焊球材料一致的焊球。 焊球尺寸的选择也很重要，如果使用高粘度助焊剂，应选择与BGA器件焊球相同直径的焊球；如果使用焊膏，应选择比BGA器件焊球直径小一些的焊球。 4：植球 A) 采用植球器法 如果有植球器，选择一块与BGA焊盘匹配的模板，模板的开  口尺寸应比焊球直径大0.05--0.1mm，将焊球均匀地撒在模板上，摇晃植球器，把多馀的焊球从模板上滚到植球器的焊球收集槽中，使模板表面恰好每个漏孔中保留一个焊球。 把植球器放置在工作台上，把印好助焊剂或焊膏的BGA器件吸在吸嘴上，按照贴装BGA的方法进行对准，将吸嘴向下移动，把BGA器件贴装到植球器模板表面的焊球上，然后将BGA器件吸起来，借助助焊剂或焊膏的黏性将焊球粘在BGA器件相应的焊盘上。用镊子夹住BGA器件的外边框，关闭真空泵，将BGA器件的焊球面向上放置在工作台上，检查有无缺少焊球的地方，若有，用镊子补齐。 B) 采用模板法 把印好助焊剂或焊膏的BGA器件放置在工作台上，助焊剂或焊膏面向上。准备一块BGA焊盘匹配的模板，模板的开口尺寸应比焊球直径大0.05～0.1㎜，把模板四周用垫块架高，放置在印好助焊剂或焊膏的BGA器件上方，使模板与BGA之间的距离等于或略小于焊球的直径，在显微镜下对准。将焊球均匀的撒在模板上，把多馀的焊球用镊子拨（取）下来，使模板表面恰好每个漏孔中保留一个焊球。移开模板，检查并补齐。 C）手工贴装 把印好助焊剂或焊膏的BGA器件放置在工作台上，助焊剂或焊膏面向上。如同贴片一样用镊子或吸笔将焊球逐个放好。 D） 刷适量焊膏法 加工模板时，将模板厚度加厚，并略放大模板的开口尺寸，将焊膏直接印刷在BGA的焊盘上。由于表面张力的作用，再流焊后形成焊料球。 5：再流焊接 进行再流焊处理，焊球就固定在BGA器件上了。 6：焊接后 完成植球工艺后，应将BGA器件清洗干净，并尽快进行贴装和焊接，以防焊球氧化和器件受潮。
| 
登录
立即注册
