bga元件的組(zǔ)裝和返(fǎn)修(xiū)

大多數制(zhì)造商都認(rèn)爲，球珊陣列(bga)器件具(jù)有不(bú)可否認的(de)優點(diǎn)。但這(zhè)項技術(shù)中(zhōng)的一(yī)些問(wèn)題仍(réng)有(yǒu)待(dài)進一(yī)步讨(tǎo)論，而(ér)不是(shì)立即實現(xiàn)，因爲(wèi)它難(nán)以修(xiū)整焊接端(duān)。隻能用x射(shè)線或電氣(qì)測試電路(lù)的方(fāng)法來測試bga的互(hù)連完整性，但這兩(liǎng)種(zhǒng)方(fāng)法都是(shì)既昂(áng)貴又(yòu)耗時(shí)。

    設計人員(yuán)需要了解bga的性能特性，這與早(zǎo)期的smd很相(xiàng)似。pcb設(shè)計者必須知道在制(zhì)造工(gōng)藝發(fā)生變化(huà)時(shí)，應如(rú)何對設計進行相應(yīng)的(de)修改。對(duì)于制造(zào)商，則面臨着(zhe)處理不同(tóng)類型的bga封(fēng)裝和最終工藝發生(shēng)變化的挑戰。爲(wèi)了提(tí)高合格率(lǜ)，組裝者必(bì)須考慮建(jiàn)立一套處(chù)理bga器件(jiàn)的(de)新标(biāo)準。最後，要想獲(huò)得最具成(chéng)本-效(xiào)益的組裝(zhuāng)，也許關鍵還在(zài)于bga返修人(rén)員。

    兩(liǎng)種最常見的bga封(fēng)裝是塑封(fēng)bga(pbga)和陶(táo)瓷bga封裝(zhuāng)(cbga)。pbga上(shàng)帶有直徑通(tōng)常爲0.762mm的易熔焊(hàn)球(qiú)，回流焊期(qī)間(通(tōng)常爲(wèi)215℃)，這些焊球在(zài)封(fēng)裝與pcb之(zhī)間坍塌(tā)成0.406mm高的(de)焊(hàn)點。cbga是在元(yuán)件和印制(zhì)闆上采用(yòng)不熔焊球(qiú)(實際上是(shì)它的熔點(diǎn)大大高于(yú)回流焊的(de)溫度(dù))，焊(hàn)球直徑(jìng)爲0.889mm，高度(dù)保持不(bú)變。

    第三(sān)種(zhǒng)bga封裝(zhuāng)爲載帶球(qiú)栅陣列封裝(tbga)，這種封裝現在越來越多地用于(yú)要求更輕、更(gèng)薄器件的(de)高(gāo)性能組件中。在聚酰(xiān)亞胺載帶上，tbga的(de)i/o引線可超過700根(gēn)。可采(cǎi)用(yòng)标(biāo)準的(de)絲網(wǎng)印刷(shuā)焊膏(gāo)和傳統(tǒng)的紅外(wài)回流(liú)焊(hàn)方法來(lái)加工tbga。

組裝(zhuāng)問題

    bga組裝(zhuāng)的較大優(yōu)點是，如果(guǒ)組裝方法(fǎ)正确，其合格率比傳統器件高(gāo)。這是因爲它沒有引線，簡化了元件的(de)處(chù)理，因此減少了器件(jiàn)遭受(shòu)損壞的可(kě)能性。

    bga回流焊工藝與smd回流(liú)焊工藝(yì)相同，但(dàn)bga回流焊需(xū)要精(jīng)密的(de)溫(wēn)度控制(zhì)，還要爲(wèi)每個組(zǔ)件建(jiàn)立理(lǐ)想的(de)溫度曲線。此外(wài)，bga器件(jiàn)在回流焊(hàn)期(qī)間，大多(duō)數都(dōu)能夠在焊盤上(shàng)自動對準(zhǔn)。因此，從實用的角度(dù)考慮，可(kě)以用組(zǔ)裝smd的(de)設備來組(zǔ)裝bga。

    但是，由(yóu)于bga的(de)焊點是看(kàn)不見的(de)，因(yīn)此必須仔細觀察焊膏(gāo)塗敷(fū)的情況(kuàng)。焊膏(gāo)塗敷的準(zhǔn)确度，尤其對于(yú)cbga，将直接(jiē)影(yǐng)響組(zǔ)裝合格率。一般允許(xǔ)smd器件(jiàn)組裝(zhuāng)出現(xiàn)合格(gé)率(lǜ)低(dī)的情(qíng)況(kuàng)，因爲其(qí)返修既(jì)快(kuài)又便(biàn)宜，而(ér)bga器件卻沒(méi)有這樣(yàng)的(de)優勢(shì)。爲了(le)提高初次(cì)合格(gé)率，很(hěn)多大(dà)批量(liàng)bga的(de)組裝者(zhě)購買了檢測系(xì)統和複雜的返(fǎn)修設備。在回流焊之前檢測焊(hàn)膏塗敷和元件(jiàn)貼裝(zhuāng)，比在(zài)回流(liú)焊之後檢測更(gèng)能降低成本，因爲回流焊(hàn)之後(hòu)便難以(yǐ)進(jìn)行檢(jiǎn)測，而且所(suǒ)需設備也(yě)很昂貴。

    要仔細選擇(zé)焊膏(gāo)，因爲對bga組(zǔ)裝，特(tè)别(bié)是對pbga組(zǔ)裝來(lái)說，焊膏的(de)組成并不總是(shì)很理(lǐ)想。必須使(shǐ)供應商确(què)保其(qí)焊膏(gāo)不會(huì)形成(chéng)焊點空穴(xué)。同樣，如果用水溶性(xìng)焊膏，應注(zhù)意選擇封裝類型。

    由于pbga對潮氣(qì)敏感(gǎn)，因此在組(zǔ)裝之(zhī)前要采取(qǔ)預處(chù)理(lǐ)措(cuò)施(shī)。建(jiàn)議所有的封裝在24小時内(nèi)完成(chéng)全部(bù)組裝(zhuāng)和回(huí)流(liú)焊(hàn)。器(qì)件離開(kāi)抗靜電保護袋的時間過(guò)長将會損壞器(qì)件。cbga對潮氣不敏感，但(dàn)仍需小心。

返修(xiū)

返(fǎn)修(xiū)bga的基本步(bù)驟與(yǔ)返修傳統smd的步(bù)驟相(xiàng)同(tóng)：

爲(wèi)每個(gè)元件建立(lì)一條溫度(dù)曲線； 
拆除(chú)元件(jiàn)； 
去除(chú)殘留(liú)焊膏并清(qīng)洗這(zhè)一(yī)區域； 
貼(tiē)裝新(xīn)的(de)bga器件。在(zài)某些情況(kuàng)下，bga器(qì)件可(kě)以重複使(shǐ)用； 
當(dāng)然，這三種(zhǒng)主要(yào)類型(xíng)的bga，都(dōu)需要(yào)對工藝做(zuò)稍微不同的(de)調(diào)整。對(duì)于所有的(de)bga，溫度曲(qǔ)線的建(jiàn)立都(dōu)是相當重(zhòng)要的。不能嘗試(shì)省掉(diào)這一(yī)步驟(zhòu)。如果技術人員沒有合适(shì)的工(gōng)具，而且本(běn)身沒有(yǒu)受過專門的(de)培訓，就會發現(xiàn)很難去掉(diào)殘留(liú)的焊膏(gāo)。過于頻(pín)繁地使用(yòng)設計(jì)不良的拆焊編(biān)織帶，再加上技(jì)術人員沒(méi)有受(shòu)過良好的培訓(xùn)，會導緻基(jī)闆和(hé)阻焊膜(mó)的損壞(huài)。
建立溫(wēn)度曲線(xiàn)

    與傳(chuán)統的(de)smd相比，bga對(duì)溫(wēn)度控(kòng)制的要求(qiú)要高(gāo)得多。必須逐步加熱(rè)整個bga封裝(zhuāng)，使焊接點發生(shēng)回流。

    如果不嚴(yán)格控制溫度(dù)、溫(wēn)度上升速(sù)率和(hé)保(bǎo)持(chí)時間(2℃/s至3℃/s)，回流焊就不(bú)會同時(shí)發生，而(ér)且還可能損壞器件。爲拆除bga而(ér)建立一條穩定(dìng)的溫度曲(qǔ)線需(xū)要一定(dìng)的(de)技巧(qiǎo)。設計(jì)人(rén)員(yuán)并不(bú)是(shì)總能得到每(měi)個封裝的信(xìn)息，嘗試方法可能會對基闆(pǎn)、周圍的器(qì)件或浮起(qǐ)的(de)焊盤(pán)造(zào)成熱損壞(huài)。

    具有(yǒu)豐富的bga返修經驗的技術(shù)人員(yuán)主要(yào)依靠破壞性(xìng)方(fāng)法來(lái)确定(dìng)适當(dāng)的溫(wēn)度曲線。在pcb上鑽孔，使(shǐ)焊點暴露出來，然後(hòu)将熱電偶(ǒu)連接到(dào)焊點上(shàng)。這樣，就(jiù)可(kě)以爲(wèi)每個被監(jiān)測的(de)焊點建(jiàn)立一條(tiáo)溫度曲線。技術數據表明，印制(zhì)闆溫(wēn)度(dù)曲線的(de)建立是以(yǐ)一個布滿元件的印(yìn)制闆(pǎn)爲基礎的(de)，它采(cǎi)用了新的(de)熱電(diàn)偶(ǒu)和一個經校準的記錄元件(jiàn)，并在印制(zhì)闆的高、低溫區(qū)安裝了熱電偶(ǒu)。一旦爲基(jī)闆和bga建立(lì)了溫(wēn)度曲(qǔ)線，就能夠(gòu)對其(qí)進行編程，以便(biàn)重複使(shǐ)用。

    利用(yòng)一些(xiē)熱風(fēng)返修系(xì)統(tǒng)，可以比較容(róng)易地拆(chāi)除bga。通常，某一溫度(dù)(由(yóu)溫度曲線(xiàn)确定)的熱(rè)風從(cóng)噴嘴噴出(chū)，使焊(hàn)膏回流(liú)，但(dàn)不會(huì)損壞基闆或周圍的(de)元件。噴嘴(zuǐ)的類型随(suí)設備(bèi)或技(jì)術人員的喜好而不同。一(yī)些噴嘴使(shǐ)熱風在bga器件的上部(bù)和底部流動(dòng)，一(yī)些噴嘴(zuǐ)水(shuǐ)平移(yí)動熱風(fēng)，還有一(yī)些噴(pēn)嘴隻将熱(rè)風噴(pēn)在bga的(de)上方(fāng)。也有(yǒu)人喜歡(huān)用(yòng)帶罩的噴嘴，它(tā)可直接将熱風(fēng)集中(zhōng)在器(qì)件上(shàng)，從(cóng)而(ér)保護了周(zhōu)圍的(de)器件(jiàn)。拆(chāi)除bga時，溫度(dù)的(de)保持是很重要的。關(guān)鍵是要(yào)對pcb的底(dǐ)部進(jìn)行預熱，以(yǐ)防止翹曲(qǔ)。拆除(chú)bga是多點回(huí)流，因而需(xū)要(yào)技巧和(hé)耐心(xīn)。此(cǐ)外，返修一個(gè)bga器件通常(cháng)需要8到10分鍾，比(bǐ)返修其它(tā)的表(biǎo)面貼(tiē)裝組件慢(màn)。

清洗(xǐ)貼裝(zhuāng)位置

    貼裝(zhuāng)bga之前(qián)，應清(qīng)洗(xǐ)返(fǎn)修區域。這(zhè)一步(bù)驟隻能以人工(gōng)進行操作(zuò)，因此技術(shù)人(rén)員(yuán)的技(jì)巧非常(cháng)重(zhòng)要(yào)。如(rú)果清(qīng)洗不充分(fèn)，新的bga将不(bú)能正确回流，基闆和阻焊膜(mó)也可能(néng)被損壞(huài)而不能(néng)修複。

    大批量返(fǎn)修(xiū)bga時，常用(yòng)的工(gōng)具包(bāo)括拆(chāi)焊烙鐵和熱風(fēng)拆焊裝置。熱(rè)風(fēng)拆焊裝置是先(xiān)加熱焊盤(pán)表面，然後(hòu)用真空裝(zhuāng)置(zhì)吸走熔融焊(hàn)膏。拆焊(hàn)烙鐵使(shǐ)用方便，但(dàn)要求(qiú)技術(shù)熟練的人(rén)員操作。如果使用不(bú)當，拆(chāi)焊烙(lào)鐵很容易(yì)損壞(huài)印制闆(pǎn)和焊盤。

    在去除殘(cán)留焊(hàn)膏時，很多(duō)組裝者喜歡用(yòng)除錫編織帶。如(rú)果用合适(shì)的編(biān)織帶，并且方法(fǎ)正确(què)，拆除(chú)工藝(yì)就會快速(sù)、安全(quán)、高效而且便(biàn)宜(yí)。

    雖然使用除錫編織帶需要一(yī)定(dìng)的技能(néng)，但(dàn)是并不困難(nán)。用烙鐵和(hé)所選(xuǎn)編織帶(dài)接(jiē)觸需(xū)要去除(chú)的焊膏(gāo)，使焊芯位(wèi)于烙鐵頭與(yǔ)基闆之(zhī)間。烙(lào)鐵頭直接接觸(chù)基闆可能(néng)會造成(chéng)損壞。 焊(hàn)膏-焊(hàn)芯bga除錫編(biān)織帶專門用于(yú)從bga焊(hàn)盤和元件(jiàn)上去(qù)除殘(cán)留焊膏，不會損壞阻(zǔ)焊膜(mó)或暴(bào)露在(zài)外的印(yìn)制線。它(tā)使熱量(liàng)通(tōng)過編(biān)織帶以(yǐ)最(zuì)佳方(fāng)式傳遞(dì)到焊點(diǎn)，這樣(yàng)，焊(hàn)盤(pán)發生移位或(huò)pcb遭受損(sǔn)壞的(de)可能性就(jiù)降至最低(dī)。

    由于(yú)焊(hàn)芯在使(shǐ)用中的(de)活動性很(hěn)好(hǎo)，因(yīn)此(cǐ)不必(bì)爲避免熱損壞而拖曳(yè)焊(hàn)芯。相反，将(jiāng)焊芯放置在基闆(pǎn)與烙鐵(tiě)頭之(zhī)間，加(jiā)熱2至(zhì)3秒鍾，然(rán)後(hòu)向上(shàng)擡起編織(zhī)帶和(hé)烙鐵。擡起而不(bú)是拖曳編織帶(dài)，可使(shǐ)焊盤遭到(dào)損壞的危險(xiǎn)降(jiàng)至最低。編織帶(dài)可去除(chú)所有的殘留(liú)焊膏(gāo)，從而(ér)排除了橋接和短路的可能性(xìng)。 去除殘(cán)留焊膏(gāo)以後，用适當的(de)溶劑清(qīng)洗這一(yī)區(qū)域。可以用毛(máo)刷刷掉殘(cán)留的(de)助焊劑。爲了對(duì)新器件進行适(shì)當的回流焊，pcb必(bì)須(xū)很幹淨(jìng)。

貼裝(zhuāng)器件(jiàn)

    熟練的技(jì)術人員可(kě)以(yǐ)"看見"一(yī)些器件(jiàn)的貼裝(zhuāng)，但并(bìng)不提倡用(yòng)這種方法(fǎ)。如果(guǒ)要求更(gèng)高的工(gōng)藝合格率(lǜ)，就必須使用分(fèn)光(split-optics)視(shì)覺系統(tǒng)。要用真(zhēn)空拾(shí)取管貼裝(zhuāng)、校準(zhǔn)器件，并用(yòng)熱風進(jìn)行回流(liú)焊。此(cǐ)時，預(yù)先編程且(qiě)精密确定(dìng)的溫度(dù)曲(qǔ)線很關鍵(jiàn)。在拆除元(yuán)件時，bga最可能出(chū)故障(zhàng)，因(yīn)此可能(néng)會忽(hū)視它(tā)的完(wán)整性。

    重新(xīn)貼裝元(yuán)件(jiàn)時，應(yīng)采用(yòng)完(wán)全(quán)不同(tóng)的方法。爲避免(miǎn)損壞新(xīn)的bga，預熱(rè)(100℃至125℃)、溫度上升速(sù)率和溫(wēn)度(dù)保持(chí)時間都很關鍵(jiàn)。與pbga相比，cbga能夠吸(xī)收更多的熱量(liàng)，但升(shēng)溫速率卻(què)比标(biāo)準(zhǔn)的(de)2℃/s要慢(màn)一些。

    bga有很(hěn)多适于現代高速(sù)組裝的優點(diǎn)。bga的組(zǔ)裝可(kě)能不(bú)需要新(xīn)的工藝(yì)，但卻(què)要(yào)求現有(yǒu)工藝(yì)适(shì)用(yòng)于具(jù)有(yǒu)隐藏(cáng)焊點的bga組裝(zhuāng)。爲使bga更具成本效益(yì)，必須(xū)達到高(gāo)合格率(lǜ)，并能(néng)有效(xiào)地返(fǎn)修組件。适當地(dì)培訓返修(xiū)技術(shù)人員，采(cǎi)用恰當(dāng)的返(fǎn)修(xiū)設備，了(le)解bga返(fǎn)修的關鍵(jiàn)工序，都有(yǒu)助于實現(xiàn)穩定、有效(xiào)的返修(xiū)。

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