BGA元件的(de)組裝和返修

大(dà)多數制造商都(dou)認爲，球珊陣列(liè)(BGA)器件具有不可(ke)否認✏️的優點。但(dàn)這項技術中的(de)一些問題仍有(yǒu)待進一步讨👅論(lun)，而不是🈚立即實(shi)現，因爲它難以(yǐ)修整焊接端。隻(zhi)能用X射線或電(dian)氣測試電路🈲的(de)方法來測試BGA的(de)互連完整性，但(dan)這兩種💃方法都(dōu)是既昂貴又耗(hao)時。

    設計人(rén)員需要了解BGA的(de)性能特性，這與(yǔ)早期的SMD很相似(si)。PCB設計者必須知(zhi)道在制造工藝(yì)發生變化時，應(ying)如何對設計進(jin)行相應的修改(gǎi)。對于制造商，則(zé)面臨着處理不(bú)同類型的BGA封裝(zhuāng)和最終🈲工藝發(fa)生變化的挑戰(zhan)。爲了提高合格(ge)率🚶，組裝者必須(xū)考慮建立一套(tào)處理BGA器件的新(xin)标準。最後，要想(xiang)獲得最具成本(běn)-效益的😄組裝，也(ye)許關鍵還在于(yú)BGA返修人🛀🏻員。

    兩種最常見的(de)BGA封裝是塑封BGA(PBGA)和(hé)陶瓷BGA封裝(CBGA)。PBGA上帶(dài)有直徑🚶通👣常爲(wèi)0.762mm的易熔焊球，回(huí)流焊期間(通常(cháng)爲215℃)，這些焊球在(zài)封裝與PCB之間坍(tan)塌成0.406mm高的焊點(dian)。CBGA是在元件和印(yin)♻️制闆上采用不(bú)熔焊球(實際上(shang)是它的熔點大(dà)大高于回流焊(han)✊的溫度)，焊球直(zhí)徑爲0.889mm，高度保持(chí)不變。

    第三(san)種BGA封裝爲載帶(dai)球栅陣列封裝(zhuāng)(TBGA)，這種封裝現在(zai)越⭐來越⚽多地用(yong)于要求更輕、更(gèng)薄器件的高性(xing)能組🧡件中🙇‍♀️。在聚(jù)酰亞胺載帶上(shàng)，TBGA的I/O引線可超過(guo)700根。可采用标準(zhǔn)的絲網印刷焊(han)膏和傳統的紅(hóng)外回流焊方法(fǎ)來加工TBGA。

組(zu)裝問題

    BGA組(zǔ)裝的較大優點(diǎn)是，如果組裝方(fāng)法正确，其合格(ge)率比傳🚶‍♀️統器件(jian)高。這是因爲它(ta)沒有引線，簡化(hua)了元件的處🤩理(li)，因此減少了器(qì)件遭受損壞的(de)可能性。

    BGA回(huí)流焊工藝與SMD回(huí)流焊工藝相同(tóng)，但BGA回流焊需要(yào)精密🌈的溫度控(kong)制，還要爲每個(gè)組件建立理想(xiǎng)的溫度🔆曲線❄️。此(cǐ)外👅，BGA器件在回流(liú)焊期間，大多數(shu)都能夠在焊盤(pan)上自動對準。因(yīn)此，從實用的角(jiǎo)度考慮，可以用(yòng)組裝SMD的設備來(lai)組裝BGA。

    但是(shì)，由于BGA的焊點是(shì)看不見的，因此(ci)必須仔細觀察(cha)焊膏塗敷的情(qíng)況。焊膏塗敷的(de)準确度，尤其對(duì)于CBGA，将直接影響(xiǎng)組裝合格率。一(yi)般允許SMD器件組(zǔ)裝出現合格率(lü)低的情況，因爲(wei)其返修既快又(yòu)便宜，而BGA器件卻(que)沒有這樣的優(yōu)勢。爲了提高初(chu)💯次合格率，很多(duō)大批量BGA的組裝(zhuāng)者🥰購買了檢測(ce)系統和複雜的(de)返修設備⛹🏻‍♀️。在回(huí)流焊之前💋檢測(ce)焊膏塗敷和元(yuán)件貼裝，比在回(huí)流焊之後📞檢測(ce)更能降低成本(ben)，因爲回流焊之(zhī)後便難❤️以進行(háng)檢測，而且⛹🏻‍♀️所需(xū)設備也很昂🧑🏽‍🤝‍🧑🏻貴(gui)🛀🏻。

    要仔細選(xuǎn)擇焊膏，因爲對(dui)BGA組裝，特别是對(duì)PBGA組裝來說，焊膏(gāo)的組成并不總(zong)是很理想。必須(xu)使供應商确保(bao)其焊✨膏不會形(xíng)成焊💞點空🐕穴。同(tóng)樣，如果用水溶(rong)性焊膏，應注意(yi)選擇封裝類型(xíng)。

    由于PBGA對潮(cháo)氣敏感，因此在(zài)組裝之前要采(cǎi)取預處理措施(shi)。建👈議所有的封(fēng)裝在24小時内完(wán)成全部組裝和(hé)回流焊。器件離(li)開抗靜電保護(hu)袋的時間過長(zhǎng)将會損壞器件(jiàn)。CBGA對潮氣不敏感(gǎn)，但仍需小心。

返修

返(fan)修BGA的基本步驟(zhou)與返修傳統SMD的(de)步驟相同：

爲每個元件建(jiàn)立一條溫度曲(qǔ)線； 
拆除元件； 
去(qu)除殘留焊膏并(bing)清洗這一區域(yu)； 
貼裝新的BGA器件(jian)。在某些情況下(xià)，BGA器件可以重複(fu)使用； 
當然，這三(sān)種主要類型的(de)BGA，都需要對工藝(yi)做稍微不同的(de)調整。對于所有(you)的BGA，溫度曲線的(de)建立都是相當(dang)重要的。不能嘗(chang)試省♻️掉這一步(bù)驟。如果技術人(ren)員沒有合适的(de)工具，而且本身(shen)沒有受過專門(mén)的培訓，就✉️會發(fa)現很難去掉殘(cán)留的焊膏。過于(yu)頻繁地使用設(shè)計不良的拆✔️焊(han)編織帶，再加上(shàng)技術人員沒有(you)受過良好的培(pei)訓，會導緻基闆(pan)和阻焊膜的損(sun)壞。
建立溫度曲(qǔ)線

    與傳統(tong)的SMD相比，BGA對溫度(du)控制的要求要(yao)高得多。必須逐(zhú)步加熱整個BGA封(fēng)裝，使焊接點發(fa)生回流。

    如(rú)果不嚴格控制(zhi)溫度、溫度上升(shēng)速率和保持時(shi)間(2℃/s至3℃/s)，回🚶流焊就(jiu)不會同時發生(shēng)，而且還可能損(sǔn)壞器件。爲拆除(chu)BGA而建立🔞一條😘穩(wěn)定的溫度曲線(xiàn)需要一定的技(ji)巧。設計人員并(bing)不是總能得到(dào)每個封裝的信(xin)息，嘗試方法可(kě)能會對基闆、周(zhōu)圍的器件或浮(fu)起的焊盤造成(cheng)熱損壞。

    具(ju)有豐富的BGA返修(xiu)經驗的技術人(ren)員主要依靠破(po)壞性方法來确(què)☔定适當的溫度(du)曲線。在PCB上鑽孔(kǒng)，使焊點暴露📞出(chū)來，然後将熱電(diàn)偶連接到焊點(dian)上。這樣，就可以(yǐ)爲每個被監測(ce)的焊點建立一(yī)條溫度曲線。技(jì)術數據表明，印(yìn)制闆溫度曲線(xiàn)的建立是以♍一(yi)個布滿元件的(de)印制闆爲基礎(chu)的🥵，它采用了新(xin)的熱電偶和💔一(yi)個經校準的記(jì)錄元件，并在印(yin)制闆的高、低溫(wen)區安裝了熱電(dian)偶。一旦爲基❓闆(pan)和BGA建立🚶‍♀️了溫度(du)曲線，就能🐉夠對(dui)其進行編程，以(yi)便重複使用。

    利用一些熱(rè)風返修系統，可(ke)以比較容易地(dì)拆除BGA。通常🛀🏻，某一(yī)溫㊙️度🔴(由溫度曲(qu)線确定)的熱風(fēng)從噴嘴噴出，使(shǐ)焊膏回🔞流，但不(bú)會🔞損壞🈲基闆或(huo)周圍的元件。噴(pen)嘴🛀🏻的類型随設(shè)備或技術人員(yuan)的🤞喜好而不同(tong)。一些噴嘴使熱(re)風在BGA器件的上(shàng)部和底部流動(dong)，一些噴嘴水平(píng)移動熱風，還有(yǒu)一些噴嘴隻将(jiāng)熱風噴在BGA的上(shang)方。也有人喜歡(huan)用帶罩的噴嘴(zui)，它可直接将熱(re)風集中在器件(jian)上，從而保🍓護了(le)周圍的器件。拆(chāi)除BGA時，溫度的保(bao)持是很重要的(de)。關🐅鍵是要對PCB的(de)底部進行預熱(rè)，以防止翹曲。拆(chai)除BGA是多點回流(liu)，因而需要技巧(qiao)和耐心。此外，返(fan)修一個BGA器💛件通(tong)常需要8到10分鍾(zhong)，比🐇返修其它的(de)表面貼裝組件(jian)慢。

清洗貼(tie)裝位置

    貼(tie)裝BGA之前，應清洗(xǐ)返修區域。這一(yi)步驟隻能以人(rén)工進行操作，因(yīn)此技術人員的(de)技巧非常重要(yào)。如果清洗不充(chong)分，新的BGA将不能(neng)正确回流，基闆(pan)和阻焊膜也可(ke)能被損壞而不(bu)能修複。

    大(da)批量返修BGA時，常(chang)用的工具包括(kuo)拆焊烙鐵和熱(re)風拆💛焊裝置。熱(rè)風拆焊裝置是(shi)先加熱焊盤表(biao)面，然後用真空(kong)裝🛀置吸走熔融(róng)焊膏。拆焊烙鐵(tie)使用方便，但要(yào)求技術熟練的(de)人員操作。如果(guǒ)使用♊不當，拆焊(hàn)烙鐵很容易損(sǔn)壞印制闆和焊(hàn)盤。

    在去除(chú)殘留焊膏時，很(hěn)多組裝者喜歡(huan)用除錫編織帶(dài)。如果用合适的(de)編織帶，并且方(fang)法正确，拆除工(gōng)藝🧡就會❗快速、安(ān)全、高效而且便(biàn)宜。

    雖然使(shi)用除錫編織帶(dài)需要一定的技(ji)能，但是并不✔️困(kun)難。用♈烙鐵和所(suo)選編織帶接觸(chù)需要去除的焊(han)膏，使焊芯位于(yú)烙鐵頭❄️與基闆(pǎn)之間。烙鐵頭直(zhí)接接觸基闆可(kě)♊能會造成損壞(huài)。 焊膏-焊芯BGA除錫(xī)編織帶專門用(yòng)于從BGA焊盤和元(yuan)件上去除殘👌留(liu)焊膏，不會損壞(huài)阻♊焊膜或暴露(lù)在外的印制線(xiàn)。它使熱量通過(guò)編織帶以最佳(jia)方式傳遞到焊(hàn)點，這樣☎️，焊盤發(fā)生移位或PCB遭受(shòu)損壞的可能性(xìng)就降至最低。

    由于焊芯在(zai)使用中的活動(dòng)性很好，因此不(bu)必爲避免熱損(sǔn)壞而拖曳焊芯(xīn)。相反，将焊芯放(fàng)置在基闆與烙(lào)鐵🥵頭之間，加熱(re)2至3秒鍾，然後向(xiàng)上擡起編織帶(dài)和烙鐵。擡♉起而(ér)不是拖曳編織(zhī)帶，可使焊盤遭(zao)到損壞的危險(xian)降至最低。編織(zhi)帶可去除所有(you)的殘留焊膏，從(cong)而排除了橋接(jie)和短路的可能(neng)性。 去除殘留焊(han)膏以後，用适當(dāng)的溶劑清洗這(zhe)一區域。可以用(yong)毛刷刷掉殘留(liu)的助焊劑。爲了(le)對新器件進行(háng)适當的回流焊(hàn)💃🏻，PCB必須很幹淨。

貼裝器件

    熟練的技術(shù)人員可以"看見(jiàn)"一些器件的貼(tie)裝，但并不提倡(chàng)用這種方法。如(ru)果要求更高的(de)工藝合格率，就(jiù)必須使用分♊光(guāng)(split-optics)視覺系統。要用(yong)真空拾取管貼(tie)裝、校準器件，并(bing)用💋熱風進行回(huí)流焊。此時，預先(xian)編程且精密确(què)定的溫度曲線(xian)很關鍵🥵。在拆除(chu)元件時，BGA最可能(néng)出故障，因此可(kě)能會忽視它的(de)完整㊙️性。

    重(zhòng)新貼裝元件時(shí)，應采用完全不(bu)同的方法。爲避(bì)免損壞新的BGA，預(yu)❤️熱(100℃至125℃)、溫度上升(shēng)速率和溫度保(bǎo)持時間都很關(guan)鍵🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。與PBGA相♉比，CBGA能夠(gòu)吸收更多的熱(rè)量，但升溫速率(lǜ)卻比标準的✏️2℃/s要(yao)慢一些。

    BGA有(you)很多适于現代(dai)高速組裝的優(you)點。BGA的組裝可能(néng)不需要新的工(gong)🌈藝，但卻要求現(xian)有工藝适用于(yú)具有隐💜藏焊點(dian)的BGA組裝。爲使BGA更(gèng)具成本效益，必(bì)須達到高合格(gé)率，并能有效地(dì)返修組件。适當(dang)地培訓返修技(ji)術人員，采用恰(qia)當的返修設備(bèi)，了解BGA返修的關(guan)鍵工序，都有助(zhù)于實現穩定、有(yǒu)效的返修。

更多資訊： /