BGA元件的(de)組裝和(he)返修

大(da)多數制(zhì)造商都(dou)認爲，球(qiú)珊陣列(lie)(BGA)器件具(jù)有不可(ke)否認的(de)優點。但(dàn)✨這項技(ji)術中的(de)一些問(wèn)題仍有(you)待進一(yī)步讨論(lùn)，而⭕不是(shi)立即🌍實(shi)現，因爲(wei)它難以(yi)修整焊(han)接端。隻(zhi)能用🔴X射(shè)線或電(diàn)氣測試(shì)電路的(de)方法來(lai)測試BGA的(de)互連完(wan)整性，但(dàn)這兩種(zhong)方法都(dōu)是既昂(áng)貴又耗(hao)時。

    設計人(ren)員需要(yao)了解BGA的(de)性能特(te)性，這與(yǔ)早期的(de)SMD很相似(si)。PCB設計者(zhě)必須知(zhī)道在制(zhì)造工藝(yi)發生變(biàn)化時，應(yīng)如何對(duì)設計進(jin)行相應(yīng)的修改(gǎi)。對于制(zhì)造商，則(ze)面臨着(zhe)處理不(bu)🎯同類型(xing)的BGA封裝(zhuāng)和最終(zhōng)工藝發(fā)生變化(huà)的挑戰(zhàn)。爲了提(tí)高合格(gé)率，組裝(zhuāng)者必須(xu)考慮建(jian)立一套(tào)處理BGA器(qì)件的新(xīn)标準。最(zuì)後，要☎️想(xiang)獲得最(zuì)具成本(ben)-效益的(de)♉組裝，也(yě)許關😄鍵(jiàn)還在于(yú)BGA返修人(rén)員。

    兩種最(zuì)常見的(de)BGA封裝是(shi)塑封BGA(PBGA)和(he)陶瓷BGA封(fēng)裝(CBGA)。PBGA上帶(dài)有直徑(jìng)通常爲(wèi)0.762mm的易熔(róng)焊球，回(hui)流焊期(qī)間(通常(cháng)爲215℃)，這些(xie)焊球在(zài)封裝與(yu)PCB之👈間坍(tān)塌成0.406mm高(gao)的焊點(diǎn)。CBGA是在元(yuán)件和印(yìn)🧡制闆上(shàng)采用不(bú)熔焊球(qiú)(實際上(shang)是它的(de)熔點大(da)大高于(yú)回流焊(han)的溫度(du))，焊球直(zhi)徑爲0.889mm，高(gāo)度保持(chí)不變。

    第三(san)種BGA封裝(zhuāng)爲載帶(dài)球栅陣(zhèn)列封裝(zhuang)(TBGA)，這種封(fēng)裝現在(zài)越來越(yuè)多⛹🏻‍♀️地用(yong)于要求(qiú)更輕、更(gèng)薄器件(jian)的高性(xìng)能組件(jiàn)中。在聚(jù)🙇‍♀️酰亞胺(àn)載帶上(shang)，TBGA的I/O引線(xian)可超過(guo)700根。可采(cǎi)用标準(zhǔn)的絲網(wang)印刷焊(hàn)膏和傳(chuán)統的紅(hóng)外👉回流(liú)焊方法(fa)來加工(gong)TBGA。

組(zu)裝問題(tí)

    BGA組(zǔ)裝的較(jiào)大優點(dian)是，如果(guo)組裝方(fāng)法正确(que)，其合格(gé)率比傳(chuán)統🤞器件(jiàn)✌️高。這是(shì)因爲它(ta)沒有引(yin)線，簡化(huà)了元件(jiàn)的處理(li)，因✨此減(jian)少了器(qì)件遭受(shou)損壞的(de)可能性(xìng)。

    BGA回(huí)流焊工(gōng)藝與SMD回(hui)流焊工(gong)藝相同(tong)，但BGA回流(liú)焊需要(yao)精密的(de)溫度控(kong)制，還要(yào)爲每個(ge)組件建(jian)立理想(xiang)的溫度(du)曲線。此(cǐ)外，BGA器件(jian)🍓在回㊙️流(liú)焊期間(jiān)，大多數(shù)都能夠(gòu)在焊盤(pán)上自動(dong)對準。因(yīn)此，從🏃實(shí)用的角(jiǎo)度考慮(lü)，可以用(yong)組裝SMD的(de)設備來(lái)組裝BGA。

    但是(shi)，由于BGA的(de)焊點是(shì)看不見(jian)的，因此(ci)必須仔(zai)細觀察(cha)焊🐇膏塗(tú)敷🐉的情(qing)況。焊膏(gao)塗敷的(de)準确度(du)，尤其對(duì)于CBGA，将直(zhí)接影響(xiang)組裝合(he)格率。一(yi)般允許(xu)SMD器件組(zu)裝出現(xiàn)合💛格率(lü)低的情(qíng)況，因爲(wèi)其返修(xiū)既快又(yòu)便宜，而(er)BGA器件卻(què)🏃🏻‍♂️沒有這(zhe)樣的優(yōu)勢。爲了(le)提高初(chu)次合格(gé)率，很多(duo)大批量(liàng)BGA的組裝(zhuang)者購買(mǎi)了檢測(ce)👌系統和(hé)複雜的(de)返修設(she)備。在回(huí)流焊之(zhī)前檢測(ce)焊膏塗(tú)敷和元(yuan)件貼裝(zhuāng)，比在回(hui)✂️流焊之(zhi)後檢測(cè)更能降(jiang)低成本(ben)，因爲🎯回(huí)流焊之(zhī)後便難(nán)♋以進行(hang)檢測，而(ér)且所需(xu)設備也(ye)很昂貴(gui)。

    要(yao)仔細選(xuan)擇焊膏(gao)，因爲對(duì)BGA組裝，特(te)别是對(duì)PBGA組裝來(lai)說，焊⛹🏻‍♀️膏(gāo)的組成(cheng)💃并不總(zǒng)是很理(lǐ)想。必須(xu)使供應(ying)商确保(bao)🐪其焊膏(gāo)不🎯會形(xing)成焊點(diǎn)空穴。同(tong)樣，如果(guǒ)用水溶(rong)性焊膏(gāo)，應注意(yi)選擇㊙️封(feng)裝類🐪型(xíng)。

    由(you)于PBGA對潮(chao)氣敏感(gǎn)，因此在(zai)組裝之(zhi)前要采(cǎi)取預處(chù)理措施(shi)。建議所(suo)✔️有的封(feng)裝在24小(xiao)時内完(wán)成全部(bù)組裝和(hé)回流焊(hàn)。器💞件離(li)開抗靜(jing)電🧑🏽‍🤝‍🧑🏻保護(hu)袋的時(shi)間過長(zhǎng)将會損(sǔn)壞器件(jiàn)。CBGA對潮氣(qi)不敏感(gǎn)，但仍需(xu)小心。

返修(xiu)

返(fan)修BGA的基(jī)本步驟(zhòu)與返修(xiu)傳統SMD的(de)步驟相(xiang)同：

爲每個(ge)元件建(jian)立一條(tiao)溫度曲(qǔ)線； 
拆除(chu)元件； 
去(qu)除殘留(liú)焊膏并(bìng)清洗這(zhè)一區域(yù)； 
貼裝新(xīn)的BGA器件(jian)。在某些(xiē)情況下(xià)，BGA器件可(kě)以重複(fu)使用； 
當(dang)然，這三(sān)種主要(yào)類型的(de)BGA，都需要(yào)對工藝(yi)做稍微(wēi)不同的(de)👣調整。對(dui)于所有(you)的BGA，溫度(du)曲線的(de)建立都(dōu)是相當(dāng)🔆重要的(de)。不能嘗(chang)🏃試省掉(diào)這一步(bu)驟。如果(guo)技術人(ren)員沒有(yǒu)合适的(de)工具💜，而(er)且本身(shen)沒有受(shou)過專門(men)的培訓(xùn)，就會發(fā)現很難(nán)去掉殘(can)留的焊(hàn)膏。過于(yú)頻繁地(di)使用設(shè)☔計不良(liang)的拆☎️焊(han)編織帶(dai)，再加上(shang)技術人(rén)員沒有(you)受過💰良(liang)好的培(pei)訓，會導(dǎo)緻基闆(pǎn)和阻焊(hàn)膜的損(sun)壞。
建立(li)溫度曲(qǔ)線

    與傳統(tǒng)的SMD相比(bǐ)，BGA對溫度(du)控制的(de)要求要(yao)高得多(duō)。必須逐(zhú)步🌈加熱(re)整個BGA封(feng)裝，使焊(hàn)接點發(fa)生回流(liú)。

    如(ru)果不嚴(yán)格控制(zhì)溫度、溫(wēn)度上升(sheng)速率和(he)保持時(shí)間(2℃/s至3℃/s)，回(huí)流焊就(jiu)不會同(tóng)時發生(sheng)，而且還(hái)可能損(sǔn)壞器件(jiàn)。爲拆🐪除(chu)BGA而建立(li)一條穩(wen)定的溫(wēn)度曲線(xian)需要一(yī)定的技(ji)巧。設計(ji)人員并(bing)不是⛱️總(zong)能得到(dao)每個封(feng)裝的信(xin)息，嘗試(shi)方法可(kě)能會對(dui)基闆、周(zhōu)圍的器(qì)件或浮(fú)起的焊(han)☎️盤造成(chéng)熱損壞(huai)。

    具(ju)有豐富(fu)的BGA返修(xiū)經驗的(de)技術人(ren)員主要(yao)依靠破(po)壞性方(fāng)☁️法來确(que)定适當(dang)的溫度(dù)曲線。在(zai)PCB上鑽孔(kǒng)，使焊點(dian)✌️暴露出(chu)來，然後(hou)将熱電(diàn)偶連接(jie)到焊點(dian)上。這樣(yang)，就可✔️以(yǐ)爲每個(gè)被監測(ce)的焊💋點(dian)建立一(yi)條溫度(dù)曲線。技(ji)術數據(jù)表明，印(yin)制闆溫(wēn)度曲線(xian)的建立(li)是以一(yi)個布滿(man)💯元件的(de)印制闆(pǎn)爲基礎(chǔ)的✌️，它采(cai)用了新(xin)的熱電(diàn)偶和一(yi)個經校(xiào)準👌的記(ji)錄元件(jian)，并在印(yin)制闆的(de)高、低溫(wen)區安裝(zhuang)了熱電(diàn)偶。一🐕旦(dan)爲基闆(pǎn)和BGA建立(li)了溫度(dù)曲線，就(jiù)能夠對(duì)其進行(hang)編程，以(yi)便重複(fu)使用。

    利用(yong)一些熱(re)風返修(xiū)系統，可(ke)以比較(jiào)容易地(dì)拆除BGA。通(tong)常👅，某一(yī)溫度(由(you)溫度曲(qu)線确定(ding))的熱風(feng)從噴嘴(zuǐ)噴出，使(shǐ)焊膏回(hui)流，但不(bú)會損壞(huài)基闆或(huo)周圍的(de)元件。噴(pen)嘴的類(lèi)型随設(shè)備或技(ji)術人員(yuán)的喜好(hǎo)而不同(tong)。一些噴(pen)嘴使熱(re)風在BGA器(qi)件的上(shang)部和底(di)部流動(dòng)，一些噴(pen)嘴水平(ping)移動熱(re)風，還有(you)一些噴(pēn)㊙️嘴隻将(jiāng)熱風噴(pēn)在BGA的上(shang)方。也有(yǒu)人喜歡(huan)🙇🏻用帶罩(zhao)的噴嘴(zui)，它可直(zhí)接将熱(re)風集中(zhong)🈚在器件(jiàn)上，從而(er)保護了(le)周圍的(de)器件。拆(chai)除BGA時，溫(wen)度的保(bao)持是很(hěn)重要的(de)。關鍵是(shi)要對PCB的(de)底部進(jìn)行預熱(re)，以防止(zhǐ)翹曲☎️。拆(chai)除BGA是多(duo)點回流(liu)，因而需(xū)要技巧(qiǎo)和耐心(xin)☂️。此外，返(fǎn)修一個(gè)BGA器件通(tong)常需要(yào)8到10分鍾(zhong)，比返修(xiū)其它的(de)表面貼(tie)裝組件(jian)慢。

清洗貼(tiē)裝位置(zhì)

    貼(tie)裝BGA之前(qian)，應清洗(xi)返修區(qu)域。這一(yi)步驟隻(zhī)能以人(rén)工進行(hang)操作，因(yin)此技術(shù)人員的(de)技巧非(fēi)常重要(yao)。如果清(qing)洗不充(chōng)分，新的(de)BGA将不💚能(neng)正确回(hui)流，基闆(pan)和阻焊(hàn)膜也可(kě)能被損(sǔn)壞而不(bú)能修☁️複(fú)。

    大(dà)批量返(fan)修BGA時，常(cháng)用的工(gōng)具包括(kuo)拆焊烙(lào)鐵和熱(re)風拆焊(hàn)🈲裝置。熱(re)風拆焊(hàn)裝置是(shì)先加熱(re)焊盤表(biao)面，然後(hou)用真空(kong)裝㊙️置吸(xī)走熔💯融(rong)焊膏。拆(chāi)焊烙鐵(tiě)使用方(fang)便，但要(yao)求技術(shu)熟練的(de)人員操(cāo)作。如🍓果(guo)使用不(bú)當，拆焊(hàn)烙👈鐵很(hen)容易損(sun)壞印制(zhi)💁闆和焊(han)盤。

    在去除(chú)殘留焊(hàn)膏時，很(hen)多組裝(zhuāng)者喜歡(huān)用除錫(xi)編織帶(dài)⛱️。如果用(yong)合💰适的(de)編織帶(dai)，并且方(fang)法正确(què)，拆除工(gōng)藝就會(huì)快速、安(an)全、高效(xiào)而且便(biàn)宜。

    雖然使(shǐ)用除錫(xi)編織帶(dai)需要一(yi)定的技(jì)能，但是(shi)并不困(kun)難。用🥰烙(lào)鐵和所(suǒ)選編織(zhī)帶接觸(chu)需要去(qu)除的焊(han)膏，使焊(hàn)芯位于(yu)烙鐵頭(tou)🏃🏻與基闆(pǎn)之間。烙(lao)鐵頭直(zhi)接接觸(chu)基闆可(ke)能會造(zào)成損壞(huài)。 焊膏-焊(hàn)芯BGA除錫(xi)🈲編織帶(dài)專門用(yong)于從BGA焊(han)盤和元(yuan)件上去(qu)除殘留(liú)焊膏，不(bu)會損壞(huài)阻焊膜(mo)或暴露(lù)在外的(de)印制🔞線(xian)。它使熱(re)量通過(guò)編織帶(dài)👄以最佳(jiā)方式傳(chuán)遞到焊(hàn)點，這樣(yang)，焊盤發(fa)生移位(wei)或PCB遭受(shou)損壞的(de)可能性(xing)就降至(zhì)最低。

    由于(yu)焊芯在(zài)使用中(zhong)的活動(dòng)性很好(hao)，因此不(bu)必爲避(bi)免熱損(sǔn)壞而拖(tuō)曳焊芯(xin)。相反，将(jiāng)焊芯放(fang)置在基(ji)闆與🔅烙(lao)鐵頭之(zhī)👄間，加✌️熱(re)2至3秒鍾(zhōng)，然後向(xiàng)上擡起(qi)編織帶(dai)和烙鐵(tie)。擡起而(er)不是拖(tuō)曳🐉編織(zhi)帶，可使(shǐ)焊盤遭(zao)到損壞(huai)的危險(xiǎn)降至最(zuì)低。編🚶織(zhi)帶可去(qu)除所有(you)的殘留(liu)焊膏，從(cóng)而排除(chu)了橋接(jiē)和短路(lu)的可能(néng)性。 去除(chu)殘留焊(han)膏以後(hou)，用适當(dang)的🚶溶劑(jì)清洗這(zhè)一區域(yù)。可以用(yòng)毛刷刷(shuā)🏃🏻掉殘留(liu)的助焊(hàn)劑。爲了(le)對新器(qi)件進行(háng)适當的(de)回流焊(han)，PCB必須很(hěn)幹淨。

貼裝(zhuang)器件

    熟練(liàn)的技術(shu)人員可(ke)以"看見(jian)"一些器(qi)件的貼(tiē)裝，但并(bing)不提倡(chang)♍用這種(zhǒng)方法。如(rú)果要求(qiu)更高的(de)工藝合(hé)格率，就(jiù)必須使(shi)用分光(guāng)(split-optics)視覺系(xi)統。要用(yong)真空拾(shi)取管貼(tie)裝、校準(zhun)器件，并(bing)用熱風(fēng)進行回(huí)流焊。此(cǐ)時，預先(xian)編程且(qie)精密确(que)定的溫(wēn)度曲線(xian)很關鍵(jian)。在拆除(chu)元件時(shi)，BGA最可能(néng)出故障(zhang)，因此可(ke)能會忽(hu)視它的(de)完整性(xìng)。

    重(zhong)新貼裝(zhuang)元件時(shí)，應采用(yòng)完全不(bú)同的方(fang)法。爲避(bì)免損壞(huài)♉新的BGA，預(yu)熱(100℃至125℃)、溫(wēn)度上升(shēng)速率和(he)溫度保(bao)持時間(jian)都很關(guan)鍵。與PBGA相(xiàng)比，CBGA能夠(gou)吸🏃‍♂️收更(gèng)多的熱(rè)量，但升(shēng)溫速率(lü)卻比🏃🏻标(biāo)準的2℃/s要(yao)慢一✌️些(xie)。

    BGA有(you)很多适(shì)于現代(dài)高速組(zu)裝的優(you)點。BGA的組(zu)裝可能(néng)不需💜要(yào)新的工(gōng)🏃🏻藝，但卻(que)要求現(xian)有工藝(yi)适用于(yú)具有隐(yin)藏焊點(dian)的BGA組裝(zhuāng)。爲使BGA更(geng)具成本(běn)效益，必(bi)須達到(dao)高合格(ge)率，并🔆能(néng)有效地(dì)返修組(zǔ)件。适當(dāng)地培訓(xùn)返修技(jì)術人員(yuán)，采用恰(qià)當的返(fan)修設備(bèi)，了🆚解BGA返(fǎn)修的關(guan)鍵工序(xù)，都有助(zhù)于實現(xiàn)穩定、有(yǒu)效的返(fǎn)修。

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