BGA返修及植球工艺

2020-05-19 12:01:49 511

一：普通SMD的返修
普通SMD返修系统的原理：采用热气流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。
不同厂家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，应选择气流在PCB四周流动比较好，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。

二：BGA的返修
使用HT996进行BGA的返修步骤：
1：拆卸BGA
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。
2：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。
3：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。 需要拆组件的PCB放到焊炉里，按下再流焊键，等机器按设定的程序走完，在温度最高时按下进出键，用真空吸笔取下要拆下的组件，PCB板冷却即可。
4：清洗焊盘
用烙铁将PCB焊盘残留的焊锡清理干净、平整，可采用拆焊编制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。
5：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。
6：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。
7：贴装BGA
如果是新BGA，必须检查是否受潮，如果已经受潮，应进行去潮处理后再贴装。
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：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
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的焊接温度与传统SMD相比，要高出15度左右。
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。

三：BGA植球
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，把多余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，把多余的焊球用镊子拨（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。