BGA元件的組裝(zhuāng)和返修

大多數制造商(shāng)都認爲，球珊陣列(lie)(BGA)器件具有不可否(fǒu)認的優點。但這項(xiàng)技術中的一些問(wen)題仍有待進一步(bu)讨㊙️論，而不是立即(jí)實現，因爲它難以(yi)修整焊接端。隻能(néng)用X射線或電氣測(ce)試電路的方法來(lái)測試BGA的互連完整(zheng)性，但這兩種方法(fǎ)都是🌂既昂貴又耗(hào)時。

    設計人員(yuan)需要了解BGA的性能(neng)特性，這與早期的(de)SMD很相似。PCB設計者必(bi)須知道在制造工(gōng)藝發生變化時，應(ying)如何對設計進行(háng)相應的修改。對于(yú)制造商，則面臨着(zhe)處理不同類型的(de)BGA封裝和最終工藝(yì)發💋生變化的挑🏃戰(zhan)。爲了提高合格率(lü)，組裝者必須考慮(lǜ)建立一套處理BGA器(qì)件的新标準。最後(hòu)，要想獲得最具成(chéng)本-效益的組裝，也(yě)許關鍵還在于BGA返(fan)修人員。

    兩種(zhǒng)最常見的BGA封裝是(shì)塑封BGA(PBGA)和陶瓷BGA封裝(zhuāng)(CBGA)。PBGA上帶有直📞徑通⛱️常(cháng)爲0.762mm的易熔焊球，回(huí)流焊期間(通常爲(wèi)215℃)，這些焊球在🍉封裝(zhuang)與PCB之間坍✂️塌成0.406mm高(gāo)的焊點。CBGA是在元件(jian)和印制闆上采用(yòng)不🧑🏾‍🤝‍🧑🏼熔焊球(實際上(shang)是它的熔點大大(da)高于回流焊的溫(wen)度)，焊球直徑爲0.889mm，高(gāo)度保持不變。

    第三種BGA封裝爲載(zǎi)帶球栅陣列封裝(zhuang)(TBGA)，這種封裝現在越(yue)🥵來越多地☁️用于要(yao)求更輕、更薄器件(jian)的高性能組件中(zhong)⭐。在聚酰亞胺載帶(dai)上，TBGA的I/O引線可超過(guò)700根。可采用标準的(de)絲網印刷焊膏和(he)傳統的紅外回流(liu)焊方法來加工TBGA。

組裝問題

    BGA組裝的較大優點(diǎn)是，如果組裝方法(fǎ)正确，其合格率比(bi)傳統🤞器件💃🏻高。這是(shì)因爲它沒有引線(xiàn)，簡化了元件🛀🏻的處(chu)理，因此減少了器(qi)件遭受損壞的可(ke)能性。

    BGA回流焊(han)工藝與SMD回流焊工(gōng)藝相同，但BGA回流焊(han)需要精密的🔴溫🌏度(du)💃控制，還要爲每個(gè)組件建立理想的(de)溫度✉️曲線。此外，BGA器(qi)件在回👄流焊🏃🏻期間(jian)，大多數都能夠在(zai)焊盤上自動對準(zhun)。因此，從實用的角(jiǎo)度考慮，可以用組(zǔ)裝SMD的設備來組裝(zhuāng)BGA。

    但是，由于BGA的(de)焊點是看不見的(de)，因此必須仔細觀(guan)察焊膏塗敷的情(qíng)況。焊膏塗敷的準(zhun)确度，尤其對于CBGA，将(jiang)🈲直接影響組裝合(hé)格率。一⁉️般允許SMD器(qi)件組裝出現合格(gé)率低的情況，因爲(wei)其⭐返修既快又便(bian)宜，而BGA器件卻沒有(yǒu)這樣的優勢。爲了(le)提高初🔆次合格率(lü)，很多大批量BGA的組(zu)裝者購買了檢測(cè)🏃🏻系統和複雜♌的返(fan)修設備。在回流焊(hàn)之前檢測焊膏塗(tú)敷和元件貼裝，比(bi)在回流焊之後檢(jian)測更✌️能降低成本(běn)，因爲回流焊之後(hòu)便難以進行檢測(cè)，而且所需設備也(ye)很昂貴。

    要仔(zai)細選擇焊膏，因爲(wèi)對BGA組裝，特别是對(dui)PBGA組裝來說，焊膏的(de)組成并不總是很(hen)理想。必須使供應(ying)商确保其焊膏不(bu)會形成焊點空穴(xué)。同樣，如果用水溶(róng)性焊膏，應注意選(xuan)擇😘封裝類🚶型。

    由于PBGA對潮氣敏感(gan)，因此在組裝之前(qián)要采取預處理🌂措(cuò)施。建💜議所有的封(feng)裝在24小時内完成(cheng)全部組裝和回流(liú)焊。器件離開抗靜(jing)電保護袋的時間(jiān)過長将會損壞器(qì)件。CBGA對潮🈲氣不敏感(gan)，但仍需小心⭕。

返修

返修BGA的(de)基本步驟與返修(xiu)傳統SMD的步驟相同(tóng)：

爲每個元件(jiàn)建立一條溫度曲(qǔ)線； 
拆除元件； 
去除(chu)殘留焊膏并清洗(xi)這一區域； 
貼裝新(xīn)的BGA器件。在某些情(qíng)況下，BGA器件可以重(zhòng)複使用； 
當然，這三(sān)種主要類型的BGA，都(dōu)需要對工藝做稍(shao)微不同的調整。對(dui)⁉️于所有的BGA，溫度曲(qu)線的建立都是相(xiang)當重要的。不能嘗(chang)試省掉這♻️一步驟(zhou)。如果技術人員沒(méi)有合适的工具，而(ér)且本身沒有受過(guo)專門的培訓，就會(hui)發現很難去掉殘(cán)留的焊膏。過于頻(pín)繁♍地使用設計不(bú)良的拆焊編織帶(dai)，再加上技術人員(yuan)沒有受過🐪良好的(de)培訓，會導緻基闆(pan)和阻焊膜的損壞(huai)。
建立溫度曲線

    與傳統的SMD相比(bi)，BGA對溫度控制的要(yao)求要高得多。必須(xu)逐步加🚶‍♀️熱整👉個BGA封(fēng)裝，使焊接點發生(shēng)回流。

    如果不(bú)嚴格控制溫度、溫(wen)度上升速率和保(bao)持時間(2℃/s至3℃/s)，回流焊(han)就不會同時發生(shēng)，而且還可能損壞(huai)器件🔴。爲拆除BGA而🔴建(jian)立一條穩定的溫(wen)度曲線需要一定(ding)的技巧。設計人員(yuán)并不是總能得🐅到(dao)每個♍封裝的信息(xi)，嘗試方法可能會(huì)對基闆、周圍✏️的器(qì)件或浮起的焊🥵盤(pán)造成熱損壞。

    具有豐富的BGA返修(xiū)經驗的技術人員(yuán)主要依靠破壞性(xing)方法來🈲确定适當(dāng)的溫度曲線。在PCB上(shàng)鑽孔，使焊點✉️暴露(lù)出來，然後☁️将熱電(diàn)偶🧑🏾‍🤝‍🧑🏼連接到焊點上(shàng)。這樣，就可以爲每(měi)個被監測的焊點(diǎn)建立一條溫度曲(qu)線。技術數據表明(míng)，印制闆溫度曲線(xian)的建立是以一個(gè)布滿元件的印制(zhi)闆爲基礎的，它采(cai)用了新的熱電偶(ǒu)和❓一個經校準❄️的(de)記錄元件，并在印(yin)制闆的高、低溫區(qu)安裝了熱電偶。一(yi)旦爲基闆和BGA建立(lì)了溫度曲線，就☔能(néng)夠對其進行編程(chéng)，以便重複使用。

    利用一些熱風(feng)返修系統，可以比(bi)較容易地拆除BGA。通(tōng)常，某一溫⛱️度(由溫(wen)度曲線确定)的熱(rè)風從噴嘴噴出，使(shǐ)焊🐪膏回流，但不會(huì)損壞基闆或周圍(wéi)的元件。噴嘴的類(lèi)型❌随設備或技術(shù)人員的喜好而不(bú)同。一些噴嘴使熱(rè)風在BGA器件的上部(bu)和底部流動，一些(xiē)噴嘴水✉️平移動熱(re)風，還有一些噴嘴(zuǐ)隻将熱風噴在BGA的(de)上方。也有人喜歡(huan)用帶罩的噴嘴，它(tā)可直接将熱風集(jí)中在器件上，從而(er)保護了周圍的器(qi)件。拆除BGA時，溫度的(de)📞保持是很重要的(de)。關鍵是要對PCB的底(di)部進行預熱，以♋防(fáng)止翹曲。拆除BGA是多(duō)點回流，因⭕而需要(yào)技巧和耐心。此外(wài)，返修一個BGA器件通(tong)常需要8到10分鍾，比(bǐ)返修其它的表面(miàn)貼裝‼️組件慢。

清洗貼裝位置

    貼裝BGA之前，應清(qing)洗返修區域。這一(yi)步驟隻能以人工(gōng)♊進行操作，因此技(jì)術人員的技巧非(fei)常重要。如果清洗(xi)不📐充分，新的BGA将不(bu)能正确回流，基闆(pǎn)和阻焊膜也可能(néng)被👈損壞而不能修(xiū)複。

    大批量返(fan)修BGA時，常用的工具(jù)包括拆焊烙鐵和(hé)熱風拆焊裝置。熱(re)風拆焊裝置是先(xiān)加熱焊盤表面，然(ran)後用真空裝置吸(xī)走熔融焊膏。拆焊(hàn)烙鐵使用方便，但(dàn)要求技☎️術熟練🌍的(de)人員💃操作。如果使(shǐ)用不當，拆焊烙鐵(tie)很容易損壞印制(zhi)⚽闆和焊盤。

    在(zai)去除殘留焊膏時(shí)，很多組裝者喜歡(huān)用除錫編織帶。如(rú)果用合🔞适的編織(zhi)帶，并且方法正确(que)，拆除工藝就會🔴快(kuài)速、安全、高效而且(qiě)便宜。

    雖然使(shi)用除錫編織帶需(xu)要一定的技能，但(dan)是并不💰困難👈。用烙(lao)鐵💚和所選編織帶(dai)接觸需要去除的(de)焊膏，使焊芯位于(yu)烙鐵頭與基闆之(zhī)間。烙鐵頭直接接(jiē)觸基闆可💜能會造(zao)成損壞。 焊膏-焊芯(xin)BGA除錫編織帶專門(men)用于從BGA焊盤和元(yuan)件上去除殘留焊(hàn)膏，不會損壞阻焊(han)膜或暴露🙇‍♀️在外的(de)印制線。它使熱量(liàng)通過編織帶💁以最(zuì)佳方式傳遞到焊(hàn)點，這樣，焊盤發生(sheng)移位👣或PCB遭受損壞(huai)的🌈可能性就降至(zhi)最低。

    由于焊(han)芯在使用中的活(huo)動性很好，因此不(bú)必爲避免熱損🌈壞(huài)而拖曳焊芯。相反(fǎn)，将焊芯放置在基(jī)闆與烙鐵頭之間(jian)，加🛀熱2至👉3秒鍾，然後(hou)向上擡起編織帶(dai)和烙鐵。擡起而不(bú)是拖曳編織帶，可(kě)使焊盤遭到損壞(huài)的危險降至最低(di)。編🌈織帶可去除所(suǒ)有的殘留焊膏🌈，從(cong)而排除了橋接和(he)短路㊙️的可能性。 去(qù)除殘留焊膏以後(hou)，用适當🤟的溶劑清(qing)洗這一區域。可以(yi)用毛刷刷🐕掉殘留(liú)的助焊劑。爲了對(dui)新器件進行适當(dāng)的回流焊💁，PCB必須很(hen)幹淨。

貼裝器(qì)件

    熟練的技(jì)術人員可以"看見(jiàn)"一些器件的貼裝(zhuang)，但并不提倡用㊙️這(zhè)種方法。如果要求(qiu)更高的工藝合格(gé)率，就必須使用分(fen)光(split-optics)視覺系統。要用(yòng)真空拾取管貼裝(zhuang)、校準器件，并用熱(re)風進行回流焊。此(ci)時，預先編程且☔精(jīng)密确定的溫度曲(qǔ)線很關鍵☁️。在拆除(chu)元件時，BGA最可能出(chu)故障，因此可能會(hui)忽視它的完整性(xìng)。

    重新貼裝元(yuán)件時，應采用完全(quán)不同的方法。爲避(bì)免損壞㊙️新的BGA，預熱(re)(100℃至125℃)、溫度上升速率(lü)和溫度保持時間(jian)都很😘關鍵。與PBGA相比(bi)，CBGA能夠吸🔴收更多的(de)熱量，但升溫速率(lǜ)卻比标準的2℃/s要慢(màn)一些。

    BGA有很多(duō)适于現代高速組(zǔ)裝的優點。BGA的組裝(zhuang)可能不🈚需要📞新的(de)♍工藝，但卻要求現(xian)有工藝适用于具(jù)有隐藏焊🈲點的BGA組(zǔ)裝。爲使BGA更具成本(ben)效益，必須達到高(gao)合格率，并能有效(xiào)地返修👈組件。适當(dang)地培🆚訓返修技術(shù)🏃‍♂️人員，采用恰當的(de)返修設備，了解BGA返(fan)修的關鍵工序🌍，都(dou)有助于實現穩定(dìng)、有效的返修。

更多資訊： /