bga返修关键步骤【完整版】
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BGA 返修的关键步骤 2002-3-27 23:55:51
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大多数制造商都认为， 球珊阵列(BGA)器件具有不可否认的优点。
但这项技术中的一些问题仍有待进一步讨论， 而不是立即实现， 因为它难以修整焊接端。
只能用 X 射线或电气测试电路的方法来测试BGA 的互连完整性， 但这两种方法都是既昂贵又耗时。
设计人员需要了解 BGA 的性能特性， 这与早期的 SMD 很相似。
PCB 设计者必须知道在制造工艺发生变化时， 应如何对设计进行相应的修改。
对于制造商， 则面临着处理不同类型的 BGA 封装和最终工艺发生变化的挑战。
为了提高合格率(yield)， 组装者必须考虑建立一套处理 BGA 器件的新标准。最后， 要想获得最具成本-效益的组装， 也许关键还在于 BGA 返修人员。
两种最常见的 BGA 封装是塑封 BGA(PBGA)和陶瓷 BGA 封装(CBGA)。
PBGA 上带有直径通常为0.762mm 的易熔焊球， 回流焊期间(通常为 215)℃ ， 这些焊球在封装与 PCB 之间坍塌成 0.406mm 高的焊点。
CBGA 是在元件和印制板上采用不熔焊球(实际上是它的熔点大大高于回流焊的温度)， 焊球直径为 0.889mm， 高度保持不变。
第三种 BGA 封装为载带球栅阵列封装(TBGA)， 这种封装现在越来越多地用于要求更轻、 更薄器件的高性能组件中。
在聚酰亚胺载带上， TBGA 的 I/O 引线可超过 700 根。
可采用标准的丝网印刷焊膏和传统的红外回流焊方法来加工 TBGA。
组装问题
BGA 组装的较大优点是， 如果组装方法正确， 其合格率比传统器件高。
这是因为它没有引线， 简化了元件的处理， 因此减少了器件遭受损坏的可能性。（图 1）
图 1：
采用吸锡织带， 可以安全而有效地去除残留焊膏。
BGA 回流焊工艺与 SMD 回流焊工艺相同， 但 BGA 回流焊需要精密的温度控制， 还要为每个组件建立理想的温度曲线。
此外， BGA 器件在回流焊期间， 大多数都能够在焊盘上自动对准。
因此， 从实用的角度考虑， 可以用组装 SMD 的设备来组装 BGA。
但是， 由于 BGA 的焊点是看不见的， 因此必须仔细观察焊膏涂敷的情况。
焊膏涂敷的准确度， 尤其对于 CBGA， 将直接影响组装合格率。
一般允许 SMD 器件组装出现合格率低的情况， 因为其返修既快又便宜， 而 BGA 器件却没有这样的优势。
为了提高初次合格率， 很多大批量 BGA 的组装者购买了检测系统和复杂的返修设备。
在回流焊之前检测焊膏涂敷和元件贴装， 比在回流焊之后检测更能降低成本， 因为回流焊之后便难以进行检测， 而且所需设备也很昂贵。
要仔细选择焊膏， 因为对 BGA 组装， 特别是对 PBGA 组装来说， 焊膏的组成并不总是很理想。
必须使供应商确保其焊膏不会形成焊点空穴。
同样， 如果用水溶性焊膏， 应注意选择封装类型。
由于 PBGA 对潮气敏感， 因此在组装之前要采取预处理措施。
建议所有的封装在 24 小时内完成全部组装和回流焊。
器件离开抗静电保护袋的时间过长将会损坏器件。
CBGA 对潮气不敏感， 但仍需小心。
返修
返修 BGA 的基本步骤与返修传统 SMD 的步骤相同：
为每个元件建立一条温度曲线；
拆除元件；
去除残留焊膏并清洗这一区域；
贴装新的 BGA 器件。
在某些情况下， BGA 器件可以重复使用；
回流焊。
当然， 这三种主要类型的 BGA， 都需要对工艺做稍微不同的调整。
对于所有的 BGA， 温度曲线的建立都是相当重要的。
不能尝试省掉这一步骤。
如果技术人员没有合适的工具， 而且本身没有受过专门的培训， 就会发现很难去掉残留的焊膏。
过于频繁地使用设计不良的拆焊编织带， 再加上技术人员没有受过良好的培训， 会导致基板和阻焊膜的损坏。
建立温度曲线
与传统的 SMD 相比， BGA 对温度控制的要求要高得多。
必须逐步加热整个 BGA 封装， 使焊接点发生回流。
如果不严格控制温度、 温度上升速率和保持时间(2能损坏器件。
为拆除 BGA 而建立一条稳定的温度曲线需要一定的技巧。
设计人员并不是总能得到每个封装的信息， 尝试方法可能会对基板、 周围的器件或浮起的焊盘造成热损坏。
/s℃至 3/s)℃， 回流焊就不会同时发生， 而且还可具有丰富的 BGA 返修经验的技术人员主要依靠破坏性方法来确定适当的温度曲线。
在 PCB 上钻孔，使焊点暴露出来， 然后将热电偶连接到焊点上。
这样， 就可以为每个被监测的焊点建立一条温度曲线。技术数据表明， 印制板温度曲线的建立是以一个布满元件的印制板为基础的， 它采用了新的热电偶和一个经校准的记录元件， 并在印制板的高、 低温区安装了热电偶。
一旦为基板和 BGA 建立了温度曲线， 就能够对其进行编程， 以便重复使用。
利用一些热风返修系统， 可以比较容易地拆除 BGA。
通常， 某一温度(由温度曲线确定)的热风从喷嘴喷出， 使焊膏回流， 但不会损坏基板或周围的元件。
喷嘴的类型随设备或技术人员的喜好而不同。
一些喷嘴使热风在 BGA 器件的上部和底部流动， 一些喷嘴水平移动热风， 还有一些喷嘴只将热风喷在BGA 的上方。
也有人喜欢用带罩的喷嘴， 它可直接将热风集中在器件上， 从而保护了周围的器件。拆除 BGA 时， 温度的保持是很重要的。
关键是要对 PCB 的底部进行预热， 以防止翘曲。
拆除 BGA是多点回流， 因而需要技巧和耐心。
此外， 返修一个 BGA 器件通常需要 8 到 10 分钟， 比返修其它的表面贴装组件慢。（图 2）
图 2：
要想从 BGA 元器件上去除焊膏却不损坏阻焊膜或暴露在外的印制线， 可以考虑采用焊膏-芯线吸锡织带。
清洗贴装位置
贴装 BGA 之前， 应清洗返修区域。
这一步骤只能以人工进行操作， 因此技术人员的技巧非常重要。如果清洗不充分， 新的 BGA 将不能正确回流， 基板和阻焊膜也可能被损坏而不能修复。
大批量返修 BGA 时， 常用的工具包括拆焊烙铁和热风拆焊装置。
热风拆焊装置是先加热焊盘表面，然后用真空装置吸走熔融焊膏。
拆焊烙铁使用方便， 但要求技术熟练的人员操作。
如果使用不当， 拆焊烙铁很容易损坏印制板和焊盘。
在去除残留焊膏时， 很多组装者喜欢用除锡编织带。
如果用合适的编织带， 并且方法正确， 拆除工艺就会快速、 安全、 高效而且便宜。
虽然使用除锡编织带需要一定的技能， 但是并不困难。
用烙铁和所选编织带接触需要去除的焊膏， 使焊芯位于烙铁头与基板之间。
烙铁头直接接触基板可能会造成损坏。
焊膏-焊芯 BGA 除锡编织带专门用于从 BGA 焊盘和元件上去除残留焊膏， 不会损坏阻焊膜或暴露在外的印制线。
它使热量通过编织带以最佳方式传递到焊点， 这样， 焊盘发生移位或 PCB 遭受损坏的可能性就降至最低。
由于焊芯在使用中的活动性很好， 因此不必为避免热损坏而拖曳焊芯。
相反， 将焊芯放置在基板与烙铁头之间， 加热 2 至 3 秒钟， 然后向上抬起编织带和烙铁。
抬起而不是拖曳编织带， 可使焊盘遭到损坏的危险降至最低。
编织带可去除所有的残留焊膏， 从而排除了桥接和短路的可能性。
去除残留焊膏以后， 用适当的溶剂清洗这一区域。
可以用毛刷刷掉残留的助焊剂。
为了对新器件进行适当的回流焊， PCB 必须很干净。
贴装器件
熟练的技术人员可以“看见”一些器件的贴装， 但并不提倡用这种方法。
如果要求更高的工艺合格率，就必须使用分光(split-optics)视觉系统。
要用真空拾取管贴装、 校准器件， 并用热风进行回流焊。
此时，预先编程且精密确定的温度曲线很关键。
在拆除元件时， BGA 最可能出故障， 因此可能会忽视它的完整性。
重新贴装元件时， 应采用完全不同的方法。
为避免损坏新的 BGA， 预热(100℃至 125速率和温度保持时间都很关键。
与 PBGA 相比， CBGA 能够吸收更多的热量， 但升温速率却比标准的2/s℃要慢一些。
)℃ 、 温度上升BGA 有很多适于现代高速组装的优点。
BGA 的组装可能不需要新的工艺， 但却要求现有工艺适用于具有隐藏焊点的 BGA 组装。
为使 BGA 更具成本效益， 必须达到高合格率， 并能有效地返修组件。
适当地培训返修技术人员， 采用恰当的返修设备， 了解 BGA 返修的关键工序， 都有助于实现稳定、 有效的返修。