BGA器件的返修
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BGA器件及返修技巧随着SMD的发展,由于BGA具有很多优势,因此在目前电子工业中已被广泛应用。
BGA的封装形式有多种:塑料封装(PBGA)、陶瓷封装(CBGA)、陶瓷柱状封装(CCBGA)、载带封装(TBGA)、微型BGA或CSP(μBGA)、超级BGA(SBGA带散热金属外壳,球栅阵列达1500个以上)。
BGA的优点1.相对QFP封装器件,I/O间距大、体积小,由于球栅阵列的特点45mm×45mm 的面积可排列1000以上的锡球。
2.有很好的电器特性,由于引线短,导线的自感和导线之间的互感很低,频率特性好。
3.封装可靠性高,焊点缺陷率低,焊点牢固。
4.允许贴片误差大(≥50%),回流焊接时。
焊点之间的张力产生良好的自定位效应。
5.焊接水平面一致性容易保证,锡球融化后可以自动补偿芯片载体与PCB之间的平面误差。
BGA的缺点1.器件价格高,有些SBGA价格每个达2万元左右。
2.对焊接温度(回流曲线)的要求求严格,需要反复验证。
3.对潮气敏感,散装器件不易保存。
4.不易检验,普通的光学检验只能检验是否粘连,无法检验焊接效果。
目前比较有效的检验方法是“倾斜式”X射线检验,但检测设备昂贵。
5.出现不良不易返修。
注:随着工艺的提高,以上问题已得到改善。
BGA焊接不良的检测方法1.万用表测量;2.光学或X射线检测;3.电气测试。
BGA焊接不良与分析一、BGA焊接点的短路(又称粘连):1.焊膏印刷不良(过厚),贴片后锡膏与锡膏之间粘连造成回流焊接后焊点短路。
2.贴片严重偏移>50%以上或贴片后手工调整。
解决措施:1.焊膏印刷操作员逐块检查严格控制印刷质量。
2.调整贴片坐标。
如出现50%以上的偏移需用真空笔吸下重新贴片,禁止手工调整。
二、BGA焊接点的虚焊:1.锡膏印量不足或焊盘漏印。
2.回流焊接温度(曲线)设定不当。
解决措施:1.焊膏印刷操作员逐块检查严格控制印刷质量。
2.使用测温板制定符合工艺的回流参数。
文件名称BGA返修技术规范制定单位技术工程部版本A/1文件编号文件页数1. 目的为焊接失效的BGA的返修提供技术指导规范,以提高返修的一次成功率,降低制造成本。
2. 适用范围本规范适用于我司所有焊接失效的BGA的返修。
3.定义BGA:全称Ball Grid Array,直译为球栅阵列,是集成电路采用有机载板封装的一种新型器件封装形式。
其引出端呈矩阵状分布在底面上,完全改变了引出端分布在两侧或四边的封装形式,具有产品成本降低、封装面积减小、功能强大、可靠性高、电性能好的特点;同时也存在容易吸潮、检测不便、返修相对困难的缺陷。
4. 职责返修组负责BGA返修台的操作使用和BGA元件的拆除与安装。
5. 程序内容5.1.PCBA与BGA的烘烤在测试人员分析确认由于BGA焊接失效导致PCBA功能故障需要返修后,首先需要将PCBA组装板和非真空包装BGA元件放进烘烤箱,作焗炉去湿处理,以防止加热过程中PCBA变形起泡,影响共面性与造成报废。
5.1.1.PCBA组装板适宜在120 ± 5℃条件下烘烤8-12小时。
5.1.2.真空封装良好的BGA元件可以不作烘烤处理;真空包装破损和散装的BGA元件适宜在120 ± 5℃条件下烘烤4-8小时。
5.2. 焊接失效的BGA元件的拆除5.2.1.在用BGA返修台对焊接失效的BGA进行拆除时,使用有铅工艺的PCBA组装板,其拆除的峰值温度适宜设置在210-220℃之间;使用无铅工艺的PCBA组装板,其拆除的峰值温度适宜设置在230-240℃之间。
如图:BGA返修台采取热风喷嘴和加热平台从上、下对PCBA进行对流加热BGA返修工作台5.2.2.在将焊接失效的BGA元件拆除后,要用电烙铁和编织带及时地将BGA焊盘拖平整,并用清洗剂将助焊剂残留物清洗干净,同时注意不要损坏元件焊盘和阻焊膜。
5.2.3.对于拆除后氧化的元件焊盘,需要做拖锡处理,以去除表面氧化物,为后续的充分焊接提供可靠保障。
BGA的返修步骤BGA的返修步骤与传统SMD的返修步骤基本相同,具体步骤如下:1.拆卸BGA(1)将需要拆卸BGA的表面组装板安放在返修系统的工作台上。
(2)选择与器件尺寸相匹配的四方形热风喷嘴,并将热风喷嘴安装在上加热器的连接杆上,要注意安装平稳.(3)将热风喷嘴扣在器件上,要注意器件四周的距离均匀,如果器件周围有影响热风喷嘴操作的元件,应先将这些元件拆卸,待返修完毕再焊上将其复位。
(4)选择适合吸着需要拆卸器件的吸盘(吸嘴),调节吸取器件的真空负压吸管装置高度,:降吸盘接触器件的顶面,打开真空泵开关。
(5)设置拆卸温度曲线,要注意必须根据器件的尺寸、PCB的厚度等具体情况设置拆卸温度曲线,BGA的拆卸温度与传统的SMD相比,其设置温度要高150℃左右。
(6)打开加热电源,调整热风量。
(7)当焊锡完全融化时,器件被真空吸管吸取。
(8)向上抬起热风喷嘴,关闭真空泵开关,接住被拆卸的器件。
2.去除PCB焊盘上的残留焊锡并清洗这一区域;(1)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。
(2)用异丙醇或乙醇等清洗剂将助焊剂残留物清洗干净。
3.去潮处理由于PBGA对潮气敏感,因此在组装之前要检查器件是否受潮,对受潮的器件进行去潮处理。
(1)去潮处理方法和要求:开封后检查包装内附的湿度显示卡,当指示湿度>20%(在23℃±5℃时读取),说明器件已经受潮,在贴装前需对器件进行去潮处理。
去潮的方法可采用电热鼓风干燥箱,在125±℃下烘烤12-20h。
(2)去潮处理注意事项:(a)应把器件码放在耐高温(大于150℃)防静电塑料托盘中进行烘烤。
(b)烘箱要确保接地良好,操作人员手腕带接地良好的防静电手镯。
4.印刷焊膏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,印刷完毕必须检查印刷质量,如不合格,必须清洗后重新印刷。
BGA返修操作说明目录1.0 目的 (2)2.0 适用范围 (2)3.0 定义........................................................................................................................................................ 错误!未定义书签。
4.0 职责 (2)5.0 程序 (6)6.0 参考文件 (9)7.0 附件 (9)8.0 流程图 (9)1.0 目的为了规范生产不良品维修的作业程序,及时、有效地处理BGA中出现的异常,以达到节约成本的目的。
2.0 适用范围该指引适用于BGA返修。
3.0 操作步骤3.1 烘烤3.1.1 对于待更换的新BGA元件,在进行焊接前如果是超过了湿敏器件的存储期,就要进行烘烤。
3.1.2 对于要返修的PCBA成品板或制成板上的BGA需要重复利用(拆掉后重新植球,并将它重新焊接上去)为了避免在拆解过程中损坏元件,如果所拆基板超过生产日期2周,拆解前要进行用85+0/-5度8小时进行烘烤作业。
烘烤前需要提前拆除耐温值少于此烘烤值的元件。
如果不能判断所拆基板生产日期是否超过2周,则应烘烤。
3.2 拆除BGA将返修单板放置在返修台上,选定相应的返修程序对BGA进行加热。
程序运行完毕,返修台取下器件,然后将器件放到器件盒中。
根据BGA的大小选取返修程序.3.3 BGA植球3.3.1 检查BGA植球前应先对BGA本体进行检查,确认以下事项:3.3.1.1 BGA零件是否为需植球之零件.3.3.1.2 BGA零件是否有被压扁氧化现象.3.3.1.3 BGA零件是否有爆裂现象.3.3.1.4 BGA零件是否脏污.3.3.1.5 BGA零件PAD是否有掉落.3.3.2 除锡把少量的FLUX涂于BGA的锡球上,用恒温烙铁吸取锡球,再用恒温烙铁加热吸锡线﹐用吸锡线去除BGA PAD上的残锡(注烙铁温度设定在320℃~380℃).3.3.3 清洗把除锡完成后的BGA零件用静电毛刷进行清洁,再用可吸附物(如棉花,无尘布等)蘸清洁剂把零件擦洗干净.注: BGA上残留的FLUX会发生化学反应并产生质变,影响零件的焊接.3.3.4 植球步骤3.3.4.1 取BGA零件将其放入植球机对应的中模(如下图).3.3.4.2 用笔刷将助焊膏均匀的涂在零件PAD上.(如下图)3.3.4.3 盖上对应的上模,下图.注:此处上模请根据不同机种先用对应的植球钢片及锡球.3.3.4.4 倒入锡球,摇动植球机,使锡球顺利进入钢板孔内.3.3.4.5 将多余的锡球倒入锡球座.3.3.4.6 取走上模.3.3.4.7 检查是否有抱球或漏球的情形发生,若有则用镊子补正或拨离.3.3.4.8 植球后进行回焊,回焊完成后使用酒精清洗,清洗完后在一天内进行功能测试,测试为良品放烘烤箱烤80度,24小时,烘烤完之后再进行一次测试,测试为良品用返修台维修.注:调出相对应之机种的回流炉的温度设定.3.3.4.9 加温完成后冷却1分钟后取出,放入防潮箱或真空包装以备使用.3.4 贴放BGA3.4.1 PCB PAD除锡把少量FLUX涂在PCB 焊盘上,用恒温烙铁加热吸锡线,用吸锡线去除PCB PAD上的残锡.(注烙铁温度设定在320℃~380℃).3.4.2 清洗PCB PAD用静电毛刷蘸清洁剂清洁拆下BGA后的PCB焊盘,把除锡完成后的PCB PAD用可吸附物(如棉花,无尘布等)蘸清洁剂擦洗干净.注: BGA上残留的FLUX会发生化学反应并产生质变,影响零件的焊接.3.4.3 用笔刷将助焊膏均匀的涂在PCB PAD上,涂后注意检查PAD上是否有毛发,纤维等残留,若有需重新清洗后,重新涂抹.3.4.4 将涂抹好助焊膏的单板平稳的固定在工作台上,将BGA放在吸嘴上,运行机器,使BGA锡球与PAD影像重合,完成贴放.在贴放前需检查BGA的型号和和方向是否正确,BGA焊点是否有异常(焊球大小不一,缺球,焊球形状不规则等).3.5 焊接BGA选定生产程序对BGA进行加热,完成器件焊接过程.根据BGA的大小选定程序,如下表:操作过程中需密切关注单板的焊接情况,如遇下列异常,应立即停止工作,反馈工程师处理:A,单板在受热过程中严重变形.B,在返修过程中有焦糊味产生.3.6 焊后检验程式运行完毕,单板冷却后,需对单板进行检验,重点检查以下事项:3.6.1 目视BGA焊脚,看是否有假焊,偏移等缺陷.3.6.2 检查BGA周边及底面元件是否因高温受到损伤.3.6.3 用洗板水清洗BGA周围多余的助焊膏残留.3.6.4 检查完成后,返还产线,进行测试,返修完成.4.0 程序5.1 单板需要烘烤时,需严格控制烤箱的温度和单板在烤箱中放置的方式,避免单板受热变形.5.2 涂布助焊膏后,要检查助焊膏的涂布情况,单板上不可有助焊膏堆积的情况.5.3 BGA贴放好,在返修台加热之前,需要检查BGA的高度是否一致,若有高度不平,倾斜的现象,操作员应立即修正.5.4 BGA返修过程中,需检查加热嘴是否能够贴紧PCB,若缝隙过大,需要调节设备的高度旋钮.5.5 设备在加热期间,禁止对单板进行任何操作,不可碰撞定位夹具.5.6 BGA拆焊的炉温程序,BGA返修员需每周点检一次.5.7 返修OK的PCBA,用油漆笔在指定的位置打点作标记(包括BGA&PCB),记录(BGA&PCB)重新使用的次数,但不可以覆盖其它的标记。
BGA芯片返修操作流程一、BGA芯片返修流程指引本文主要描述的是在BGA返修台上进行有铅、无铅工艺板的“BGA”IC拆焊、植球操作流程和在维修过程中需要注意的事项。
BGA芯片返修二、BGA芯片返修流程说明BGA维修中谨记以下几点问题:①防止拆焊过程中的超温损坏,拆焊时需提前调好热风枪温度,要求温度:(280~320℃),禁止拆焊时调动温度。
②防止静电积聚损坏,在操作之前必须佩戴静电手环。
③防止热风枪拆焊的风流及压力损坏,拆焊时要提前调好热风枪风流及压力,禁止拆焊时调动风流及压力。
④防止拉坏PCBA上的BGA焊盘,拆焊过程中可用镊子轻轻触碰BGA 确认是否熔锡,如熔锡方可取下,如未熔锡需继续加热至熔锡。
注意:操作过程中需轻轻触碰,勿用力。
⑤注意BGA在PCBA上的定位与方向,防止造成二次植球焊接。
三、BGA维修中要用到的基本设备和工具基本设备和工具如下:①智能型热风枪。
(用于拆BGA )②防静电维修台及静电手环。
(操作前须佩戴静电手环及在防静电维修台操作)③防静电清洗器。
(用于BGA 清洗)④BGA 返修台。
(用于BGA 焊接)⑤高温箱(用于PCBA板烘烤)辅助设备为:真空吸笔、放大镜(显微镜)BGA返修台及返修工具四、维修前板子烘烤准备及相关要求①根据暴露时间不同,将单板分别给出不同的烘烤要求,板子暴露时间:以板子条码上的加工月份时间为准,以此类推。
②烘烤时间,按如下规定进行烘烤:暴露时间≤2个月2个月以上烘烤时间10小时20小时烘烤温度105±5℃ 105±5℃③在烘板前维修人要将温度敏感组件拆下后进行烘烤,例如光纤、塑胶类等;否则会造成的器件受热损伤。
④所有板子,烘烤完成取出板子后10小时内必须完成BGA返修作业。
⑤10小时内不能完成BGA返修作业的PCBA,须放置在干燥箱保存,否则容易导致回潮,回潮的PCBA在加焊时容易引起PCBA起鼓。
五、BGA芯片拆焊及植球操作步骤1、BGA的解焊前准备将热风枪的参数状态设置为:温度为280℃~320℃;解焊时间为:35-55秒;风流参数为:6档;最后将PCBA放置在防静电台,固定好。
Preheat、Ramp1、Soak、Ramp2、Reflow代表各加热区段。
Time代表各加热区段的时间。
Top-heater代表顶部加热器的设定加热温度。
Bot-heater代表底部加热器的设定加热温度。
Area-heater代表预热加热温度。
A05利用回流曲线测温仪测定温度曲线,用KIC或PROfile测温仪,将待测温点的相应热电偶插入测温仪的相应端口,进行温度测定。
A06 焊接结果最优判断准则1、焊接温度曲线符合标准焊接温度曲线要求2、焊接温度曲线PWI值为100≥PWI≥-1003、该单板已被按要求预热4、Bottom面返修时,单板底面和焊点温度符合要求确定该曲线的PWI—Process Window Index,具体值参见《回流焊接工艺设置与调制规范》。
PWI判定标准:PWI>100或PWI<-100该曲线为不可用100≥PWI≥-100该曲线可用80≥PWI≥-80该曲线为良好60≥PWI≥-60该曲线为最佳每次优化后的PWI应比优化前的PWI小,尽量靠近中心值。
如优化值较小,重做预测温度曲线,如果优化值较大,执行得出温度设置。
A07 参数优化调节温度曲线各参数使曲线PWI满足标准焊接温度曲线要求,具体调节参见《SMT测温板制作及炉温调测规范》4.9.4单板支撑设置说明1、使用园形的支撑PIN分布于待返器件的下部喷口四周,如图所示,确保支撑点为中心半经为10mm的范围内没有组件。
2、在板的两边用夹紧块对PCBA进行夹紧定位,如图,确保PCBA在设备上稳定、可靠,无变形5、文件5.1WI. PE.1.012《元器件存储及使用规范》6、记录与保存6.1 返修后修理人员负责填写《修理日报》,填写《BGA返修信息表》6.2《修理日报》保存于生管部,保存期为半年。
BGA返修流程(二)BGA reballing ProcessBGA植球(BGA reballing): 如仍使用拆下BGA, 一般可使用两种方式来: 1. 在BGA的PCB PADS 上印刷锡膏回流成球; 2. 在BGA的PCB上直接粘接锡球. 现只对比较可靠实用的BGA粘接锡球(植球)方法做介绍如下:在处理植球前,应该考虑以下问题:元件的可用性: 元件供应商应该回答这个问题,因为他们知道其元件可忍受多少次加热周期.假设装配在一块双面SMT的印刷电路板(PCB)上的BGA经过取下、重整锡球和重新贴装;很可能在这个工艺过程中,除了元件制造过程中任何锡球的回流之外,它要经受六次回流周期:1. 回流装配 - 顶面.2. 回流装配 - 底面.3. 元件取下.4. 从元件去掉过多的焊锡.5. 回流新的锡球.6. 元件重新贴装.ESD: 另一个考虑是,重整锡球过程中,处理元件以及潜在的静电放电(ESD)危害的次数.在许多情况中,重整锡球过程由于增加劳动时间是没有商业效益的.在元件价值非常高的情况下,或者由于元件的来源有限,可能需要进行锡球重整(reball).植球流程:1. 清除焊锡残留. BGA元件上的焊盘需要为重新安装锡球作准备. 残留焊锡可用焊锡吸锡带(solder braid)清除,扁平型的烙铁嘴可更有效的除去残留物. 在焊盘上一行一行地清除. 操作员必须小心地保持吸锡带在烙铁嘴与板之间. 旧的焊锡可以迅速去掉. 随后, 元件上的助焊剂残留应该用认可的溶剂清除, 让焊盘区域清洁.2. 植球.通常要使用特制的治具来完成: 步骤如下列图示.将清洁后BGA表面涂FLUX1. 取一套BGA植球工装2.3. 放置到中模, 定位4. 盖上模5. 倒入锡球(足够的)6. 让锡球添满每个孔位, 后收集多于锡球7. 压下手柄, 取下上模 8. 拿下BGA9. 回流 10. 做清洁, 除去残留物11. 检查BGA植球后的BGA可当新的BGA使用, 具体返修流程见”BGA返修流程(一)”.注意事项:1. 清洗BGA焊盘是要采用优质的吸锡带, 主要是防止BGA焊盘的被拉伤; 要使用扁平型的烙铁头, 加热范围宽, 更有利于吸锡带的工作.2. BGA焊盘上的松香残留物也要清洗干净, 否则影响焊接质量.3. 回流后的BGA, 清洁锡球及表面.4. BGA必要是要进行再烘烤, 除去水份.。
由于电子技术的飞速发展,芯片的体积越来越小,芯片的管脚越来越多,如QFP芯片的管脚之间的距离已经达到0.3mm,它给生产和返修带来了困难,有人认为0.3mm已达到极限。
近年来出现的BGA(Ball Grid Array)芯片,由于芯片的管脚不是分布在芯片的周围而是分布在封装的底面,因此不仅可以使芯片在与QFP相同的封装尺寸下保持更多的封装容量,有使引脚之间的距离较大,从而方便了生产和返修,比如,我们可以从以下同为304管脚的QFP与BGA芯片的比较上看出BGA的优点:
BGA QFP
封装尺寸(平方毫米) 525 1600
脚间距(毫米) 1.27 0.5
组装损坏率(PPM/管脚) 0.6 100
元件管脚间信号干扰 1.0X 2.25X
概括起来,和QFP相比,BGA的优点主要有以下几点:
1)I/O引线间距大(如1.0,1.27,1.5毫米),可容纳的I/O数目大(如1.27毫米间距的BGA在25毫米边长
的面积上可容纳350个I/O,而0.5毫米间距的QFP在40毫米边长的面积上只可容纳304个I/O)。
2)封装可靠性高(不会损坏管脚),焊点缺陷率低(小于1ppm/焊点),焊点可靠。
3)QFP芯片的对中通常由操作人员用肉眼来观察,当管脚间距小于0.4毫米时,对中与焊接十分困难,而BGA 芯片的脚间距较大,借助对中放大系统,对中与焊接都不困难。
(如使用美国OK集团的BGA2000或3000返修设备,对芯片管脚能放大50倍进行观测,可以精确对中)。
4)容易对大尺寸电路板加工丝网板。
5)管脚水平面同一性较QFP容易保证,因为焊锡球在溶化以后可以自动补偿芯片与PCB之间的平面误差。
6)回流焊时,焊点之间的张力产生良好的自对中效果,允许有50%的贴片精度误差。
7)有较好的电特性,由于引线短,导线的自感和导线间的互感很低,频率特性好。
8)能与原有的SMT贴装工艺和设备兼容,原有的丝印机,贴片机和回流焊设备都可使用。
BGA也有缺点,主要是芯片焊接后需X射线检验,另外由于管脚呈球状栏栅状排列,需多层电路板布线,使电路板控制成本增加。
BGA元件的种类与特征
到目前为止,按封装材料的不同,BGA元件主要有以下几种:
PBGA(plastic BGA,塑料封装的BGA)
CBGA(ceramic BGA,陶瓷封装的BGA)
CCBGA(ceramic column BGA,陶瓷柱状封装的BGA)
TBGA(tape BGA,带状封装的BGA)
PBGA是目前使用较多的BGA,它使用625n/36Pb成分的焊锡球,焊锡的熔化温度为183℃。
焊锡球直径在焊接前直径为0.76毫米,回流焊以后,焊锡球高度减为0.46~0.41毫米,PBGA的优点是成本较低,容易
加工,不过应该注意,由于塑料封装,容易吸潮,所以对于普通的元件,在开封后一般应该在8小时内使用,否则由于焊接时的迅速升温,会使芯片内的潮气马上气化导致芯片损坏,有人称为“苞米花”效应。
按照JEDEC 的建议,PBGA芯片在拆封后必须使用的期限由芯片的敏感性等级决定:
敏感性等级芯片拆封后置放环境条件拆封后必须使用的期限
1级=<30℃,<90%RF 无限期
2级=<30℃,<60%RF 1年
3级=<30℃,<60%RF 168小时
4级=<30℃,<60%RF 72小时
5级=<30℃,<60%RF 24小时
CBGA焊球的成分为90Pb/10Sn(它与PCB连接处的焊锡成分仍为63Sn/37Pb)。
CBGA的焊锡球高度较PBGA高,因此它的焊锡熔化温度较PBGA高,较PBGA不容易吸潮,且封装的更牢靠,CBGA芯片底部焊点直径要比PCB上的焊盘大,拆除CBGA芯片后,焊锡不会粘在PCB的焊盘上。
CCBGA的焊锡柱直径为0.51毫米,柱高度为2.2毫米,焊锡柱间距一般为1.27毫米,焊锡柱的成分是90Pb/10Sn。
TBGA的焊锡球直径为0.76毫米,球间距为1.27毫米。
与CBGA相比,TBGA对环境湿度要求控制严格,因芯片受热时,热张力集中在4个角,焊接时容易有缺陷,IBM公司的TBGA采用FR-4材料,表面热张力不明显。
从下表可看出PBGA与CBGA之间焊锡球的区别:
特性 PBGA CBGA
焊锡球成分 63Sn/37Pb或 90Pb/10Sn
62Sn/36Pb/2Ag
焊锡球溶化温度 183℃ 302℃
溶化前焊锡球直径 0.75毫米 0.88毫米
溶化后焊锡球直径 0.4~0.5毫米 0.88毫米
近年来又出现了一种比BGA芯片更小的芯片,称之为CSP(Chip Scale Package)或μBGA。
CSP芯片的封装尺寸仅略大于裸芯片尺寸(不超过20%),这是CSP与BGA的主要区别。
CSP较BGA,除了体积小之外,还有以下优点:
a.更短的导电通路,有较低的电抗性,更容易达到频率500Hz~600Hz的范围。
b.由于CSP芯片自重轻,在回流焊时有更好的自对中特性。
c.只需对现有GA设备稍加修改即可完成CSP芯片的焊接。
d.CSP的制造成本并不高,有的比CBGA的成本还低。
CSP芯片的应用范围:手机、传呼机、调制解调器、便携式电脑、掌上电脑/台式电脑(驱动器、存储器、CD-ROM等)、超小型录像机、超小型摄录机、数字式照相机。
BGA的返修
BGA返修工艺主要有以下几步
1.电路板,芯片预热
2.拆除芯片
3.清洁焊盘
4.涂焊锡膏,助焊剂
5.贴片
6.热风回流焊
1.电路板,芯片预热的主要目的是将潮气去除,如果电路板和芯片的潮气很小(如芯片刚拆封,这一步可以免
除)。
2.拆除的芯片如果不打算重新使用,而且PCB可承受高温,拆除芯片可采用较高的温度(较短的加热周期)。
3.清洁焊盘主要是将拆除芯片后留在PCB表面的助焊剂,焊锡膏清理掉,必须使用符合要求的清洗基。
为了
保证BGA的焊接可靠性,一般不能使用焊盘上旧的残留焊锡膏,必须将旧的焊锡膏清除掉,除非芯片上重新形成BGA焊锡球。
由于BGA芯片体积小,特别是CSP芯片体积更小,清洁焊盘比较困难,所以在返修CSP 芯片时,如果CSP的周围空间很小,就需使用非清洗焊剂。
4.在PCB上涂焊锡膏对于BGA的返修结果有重要影响。
为了准确均匀方便地涂焊锡膏,美国OK集团提供MS-1
微型焊锡膏印板系统。
通过选用与芯片相符的模板,可以很方便地将焊锡膏涂在电路板上。
选择模板时,应注意BGA芯片会比CBGA芯片的模板厚度薄,因为他们所需要的焊锡膏量不同。
用OK集团的BGA3000设备或MP-2000微型光学对中系统可以方便地检验焊锡膏是否涂的均匀。
处理CSP芯片,有3种焊锡膏可以选择,RMA焊锡膏,非清洗焊锡膏,水剂焊锡膏。
使用RMA焊锡膏,回流时间可略长些,使用非清洗焊锡膏,回流温度应选的低些。
5.贴片的主要目的是使BGA芯片上的每一个焊锡球与PCB上每一个对应的焊点对正。
由于BGA芯片的焊点位
于肉眼不能观测到的部位,所以必须使用专门的设备来对中。
OK集团制造的BGA3000和MP-2000设备可以精确地完成此任务。
6.热风回流焊是整个返修工艺的关键。
其中,有几个问题比较重要:
1)芯片返修回流焊的曲线应当与芯片的原始焊接曲线接近,使用OK集团的BGA3000和BGA2000可以保证
做到这点。
它的热风回流焊曲线可分为四个区间:预热区,加热区,回流区,冷却区,四个区间的温度,时间参数可以分别设定,通过与计算机连接,可以将这些程序存储和随时调用。
2)在回流焊过程重要正确选择歌曲的加热温度和时间,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6℃/秒,100℃以后最大的升温速度不超过3℃/秒,在冷却区,最大的冷却速度不超过6℃/秒。
因为过高的升温速度和降温速度都可能损坏PCB和芯片,这种损坏优势时肉眼不能观察到的。
OK集团的BGA返修设备可以利用计算机方便地对此进行选择。
不同的芯片,不同的焊锡膏,应选择不同的加热温度和时间。
如CBGA芯片的回流温度应高于PBGA的回流温度,90Pb/10Sn应交73Sn/Pb 焊锡膏选用更高的回流温度。
3)热风回流焊中,OCB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,使焊锡膏熔化的时间缩短。
对大尺寸板返修BGA,这种底部加热尤其重要。
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。
红外加热的优点是温度升高快,但缺点是PCB受热不均匀。
4)要选择好的热风回流喷嘴。
热风回流喷嘴属于非接触式加热,加热是依靠高温空气流使BGA芯片上的各焊点的焊锡同时溶化。