BGA元件(jian)的組(zu)裝和(he)返修(xiu)

大多(duo)數制(zhi)造商(shang)都認(ren)爲，球(qiu)珊陣(zhen)列(BGA)器(qi)件具(ju)有不(bu)可否(fou)認的(de)優點(dian)♌。但🏃這(zhe)項技(ji)術中(zhong)的一(yi)些問(wen)題仍(reng)有待(dai)進一(yi)步讨(tao)論，而(er)不是(shi)立即(ji)實現(xian)💰，因爲(wei)它難(nan)以修(xiu)整焊(han)接端(duan)。隻能(neng)用X射(she)線或(huo)電氣(qi)測試(shi)電路(lu)的方(fang)法來(lai)測試(shi)BGA的互(hu)連完(wan)整性(xing)🙇‍♀️，但這(zhe)兩種(zhong)🚶‍♀️方法(fa)都是(shi)‼️既昂(ang)貴又(you)耗時(shi)。

    設計(ji)人員(yuan)需要(yao)了解(jie)BGA的性(xing)能特(te)性，這(zhe)與早(zao)期的(de)SMD很相(xiang)似🔞。PCB設(she)計💔者(zhe)必須(xu)知道(dao)在制(zhi)造工(gong)藝發(fa)生變(bian)化時(shi)，應如(ru)何對(dui)設計(ji)♋進行(hang)相應(ying)的修(xiu)改。對(dui)于制(zhi)造商(shang)，則面(mian)臨着(zhe)🐆處理(li)不🧑🏾‍🤝‍🧑🏼同(tong)類型(xing)的BGA封(feng)裝和(he)最終(zhong)工藝(yi)發生(sheng)變化(hua)的挑(tiao)戰。爲(wei)了提(ti)高合(he)格率(lü)，組裝(zhuang)者必(bi)須考(kao)慮建(jian)立一(yi)套處(chu)理BGA器(qi)件的(de)新标(biao)準。最(zui)後，要(yao)想獲(huo)得最(zui)具成(cheng)本-效(xiao)益的(de)☁️組裝(zhuang)，也許(xu)關鍵(jian)還在(zai)于BGA返(fan)修人(ren)員。

    兩(liang)種最(zui)常見(jian)的BGA封(feng)裝是(shi)塑封(feng)BGA(PBGA)和陶(tao)瓷BGA封(feng)裝(CBGA)。PBGA上(shang)帶有(you)直徑(jing)‼️通常(chang)爲👈0.762mm的(de)🤞易熔(rong)焊球(qiu)，回流(liu)焊期(qi)間(通(tong)常爲(wei)215℃)，這些(xie)焊球(qiu)在封(feng)裝與(yu)PCB之間(jian)坍♈塌(ta)成0.406mm高(gao)的焊(han)點。CBGA是(shi)在元(yuan)件和(he)印♻️制(zhi)闆上(shang)采用(yong)不熔(rong)焊球(qiu)(實際(ji)上☔是(shi)它的(de)熔點(dian)大大(da)高于(yu)回流(liu)焊的(de)溫度(du))，焊球(qiu)直徑(jing)爲㊙️0.889mm，高(gao)度保(bao)持不(bu)變。

    第(di)三種(zhong)BGA封裝(zhuang)爲載(zai)帶球(qiu)栅陣(zhen)列封(feng)裝(TBGA)，這(zhe)種封(feng)裝現(xian)在越(yue)來越(yue)多地(di)用于(yu)要求(qiu)更輕(qing)、更薄(bao)器件(jian)的高(gao)性能(neng)組⛹🏻‍♀️件(jian)中。在(zai)聚酰(xian)亞胺(an)載帶(dai)上，TBGA的(de)I/O引線(xian)可超(chao)過700根(gen)。可采(cai)用标(biao)準的(de)絲網(wang)印刷(shua)焊膏(gao)✂️和傳(chuan)統的(de)紅外(wai)回流(liu)焊方(fang)法來(lai)加工(gong)TBGA。

組裝(zhuang)問題(ti)

    BGA組裝(zhuang)的較(jiao)大優(you)點是(shi)，如果(guo)組裝(zhuang)方法(fa)正确(que)，其合(he)格率(lü)比傳(chuan)統㊙️器(qi)件高(gao)。這是(shi)因爲(wei)它沒(mei)有引(yin)線，簡(jian)化了(le)元件(jian)的處(chu)理，因(yin)㊙️此減(jian)少了(le)器件(jian)遭受(shou)損壞(huai)的可(ke)能性(xing)。

    BGA回流(liu)焊工(gong)藝與(yu)SMD回流(liu)焊工(gong)藝相(xiang)同，但(dan)BGA回流(liu)焊需(xu)要精(jing)密的(de)溫度(du)控制(zhi)，還要(yao)爲每(mei)個組(zu)件建(jian)立理(li)想的(de)溫度(du)曲線(xian)。此外(wai)✌️，BGA器件(jian)在回(hui)流焊(han)期間(jian)，大多(duo)數都(dou)能夠(gou)在焊(han)盤上(shang)自動(dong)對準(zhun)。因此(ci)，從實(shi)用的(de)角度(du)考慮(lü)，可以(yi)用組(zu)裝SMD的(de)設備(bei)來組(zu)裝BGA。

    但(dan)是，由(you)于BGA的(de)焊點(dian)是看(kan)不見(jian)的，因(yin)此必(bi)須仔(zai)細觀(guan)察焊(han)膏塗(tu)❓敷✔️的(de)⛹🏻‍♀️情況(kuang)。焊膏(gao)塗敷(fu)的準(zhun)确度(du)，尤其(qi)對于(yu)CBGA，将直(zhi)接影(ying)響✂️組(zu)裝合(he)格率(lü)。一☎️般(ban)允許(xu)SMD器件(jian)組裝(zhuang)出現(xian)合格(ge)率低(di)🛀🏻的情(qing)況，因(yin)爲其(qi)返修(xiu)既快(kuai)又便(bian)宜，而(er)BGA器件(jian)卻沒(mei)有這(zhe)樣的(de)優勢(shi)。爲了(le)提高(gao)初次(ci)合格(ge)率，很(hen)多大(da)批量(liang)BGA的組(zu)裝者(zhe)購買(mai)了檢(jian)測系(xi)統和(he)複雜(za)的返(fan)修設(she)備。在(zai)回流(liu)焊之(zhi)前🌍檢(jian)測焊(han)膏塗(tu)敷和(he)元件(jian)貼裝(zhuang)，比在(zai)回流(liu)焊之(zhi)後檢(jian)測更(geng)🏃‍♀️能降(jiang)低♋成(cheng)本，因(yin)爲回(hui)流焊(han)之後(hou)便難(nan)以進(jin)行檢(jian)測，而(er)且所(suo)需設(she)備也(ye)很昂(ang)貴。

    要(yao)仔細(xi)選擇(ze)焊膏(gao)，因爲(wei)對BGA組(zu)裝，特(te)别是(shi)對PBGA組(zu)裝來(lai)說，焊(han)膏的(de)組成(cheng)并不(bu)總是(shi)很理(li)想。必(bi)須使(shi)供應(ying)商确(que)保其(qi)焊膏(gao)不會(hui)形成(cheng)焊點(dian)空穴(xue)。同樣(yang)，如果(guo)用水(shui)溶性(xing)焊膏(gao)，應注(zhu)💯意選(xuan)擇封(feng)裝類(lei)型。

    由(you)于PBGA對(dui)潮氣(qi)敏感(gan)，因此(ci)在組(zu)裝之(zhi)前要(yao)采取(qu)預處(chu)理措(cuo)施🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。建(jian)議所(suo)有的(de)封裝(zhuang)在24小(xiao)時内(nei)完成(cheng)全部(bu)組裝(zhuang)和回(hui)流焊(han)。器件(jian)離❌開(kai)抗靜(jing)電保(bao)護袋(dai)的時(shi)間過(guo)長将(jiang)會損(sun)壞器(qi)🏃🏻件。CBGA對(dui)潮氣(qi)不敏(min)✂️感，但(dan)仍需(xu)小心(xin)。

返修(xiu)

返修(xiu)BGA的基(ji)本步(bu)驟與(yu)返修(xiu)傳統(tong)SMD的步(bu)驟相(xiang)同：

爲(wei)每個(ge)元件(jian)建立(li)一條(tiao)溫度(du)曲線(xian)； 
拆除(chu)元件(jian)； 
去除(chu)殘留(liu)焊膏(gao)并清(qing)洗這(zhe)一區(qu)域； 
貼(tie)裝新(xin)的BGA器(qi)件。在(zai)某些(xie)情況(kuang)下，BGA器(qi)件可(ke)以重(zhong)複使(shi)用； 
當(dang)然，這(zhe)三種(zhong)主要(yao)類型(xing)的BGA，都(dou)需要(yao)對工(gong)藝做(zuo)稍微(wei)不同(tong)的調(diao)整。對(dui)于所(suo)有的(de)BGA，溫度(du)曲線(xian)的建(jian)立都(dou)是相(xiang)當重(zhong)要的(de)。不能(neng)嘗試(shi)省掉(diao)這💯一(yi)步驟(zhou)。如果(guo)技術(shu)人員(yuan)沒💘有(you)合适(shi)的工(gong)具🈲，而(er)且本(ben)身沒(mei)有🙇🏻受(shou)過專(zhuan)門的(de)培訓(xun)，就會(hui)發現(xian)很難(nan)去掉(diao)殘留(liu)的焊(han)膏。過(guo)于頻(pin)繁地(di)使用(yong)設計(ji)不良(liang)的拆(chai)🐆焊編(bian)織帶(dai)，再加(jia)上技(ji)術人(ren)員沒(mei)有受(shou)過良(liang)好的(de)培訓(xun)，會導(dao)緻基(ji)闆和(he)阻焊(han)膜的(de)損壞(huai)。
建立(li)溫度(du)曲線(xian)

    與傳(chuan)統的(de)SMD相比(bi)，BGA對溫(wen)度控(kong)制的(de)要求(qiu)要高(gao)得多(duo)。必須(xu)逐步(bu)加熱(re)整個(ge)BGA封裝(zhuang)，使焊(han)接點(dian)發生(sheng)回流(liu)。

    如果(guo)不嚴(yan)格控(kong)制溫(wen)度、溫(wen)度上(shang)升速(su)率和(he)保持(chi)時間(jian)(2℃/s至🔴3℃/s)，回(hui)流焊(han)就不(bu)會同(tong)時發(fa)生，而(er)且還(hai)可能(neng)損壞(huai)器件(jian)。爲拆(chai)除BGA而(er)建立(li)一條(tiao)穩定(ding)的溫(wen)度曲(qu)線需(xu)要一(yi)定的(de)技巧(qiao)。設計(ji)人員(yuan)并不(bu)是總(zong)能得(de)到每(mei)個封(feng)裝的(de)信息(xi)⭕，嘗試(shi)方法(fa)可能(neng)會對(dui)基闆(pan)、周圍(wei)的器(qi)件或(huo)浮起(qi)的焊(han)🛀盤造(zao)成熱(re)損壞(huai)。

    具有(you)豐富(fu)的BGA返(fan)修經(jing)驗的(de)技術(shu)人員(yuan)主要(yao)依靠(kao)破壞(huai)性方(fang)法來(lai)确🔴定(ding)适當(dang)的溫(wen)度曲(qu)線。在(zai)PCB上鑽(zuan)孔，使(shi)焊點(dian)暴露(lu)出來(lai)，然後(hou)将熱(re)電偶(ou)連接(jie)到焊(han)點上(shang)。這樣(yang)，就可(ke)以爲(wei)每個(ge)被監(jian)測的(de)焊💘點(dian)建立(li)一條(tiao)溫度(du)曲線(xian)。技術(shu)❄️數據(ju)表明(ming)，印制(zhi)闆溫(wen)🔞度曲(qu)線的(de)🛀建立(li)是以(yi)♊一個(ge)布滿(man)元件(jian)的印(yin)制🐪闆(pan)爲基(ji)礎的(de)，它采(cai)用了(le)新的(de)熱電(dian)偶和(he)一個(ge)經校(xiao)準的(de)記錄(lu)元件(jian)，并在(zai)印制(zhi)闆的(de)高、低(di)溫區(qu)安裝(zhuang)了熱(re)電偶(ou)。一旦(dan)爲基(ji)闆和(he)BGA建立(li)了溫(wen)度曲(qu)線，就(jiu)☁️能🌍夠(gou)對其(qi)進行(hang)編程(cheng)，以便(bian)重複(fu)使用(yong)。

    利用(yong)一些(xie)熱風(feng)返修(xiu)系統(tong)，可以(yi)比較(jiao)容易(yi)地拆(chai)除BGA。通(tong)🐪常，某(mou)一溫(wen)度(由(you)溫度(du)曲線(xian)确定(ding))的熱(re)風從(cong)噴嘴(zui)噴出(chu)👌，使焊(han)✔️膏回(hui)😍流，但(dan)不會(hui)☔損壞(huai)基闆(pan)或周(zhou)圍的(de)元件(jian)。噴嘴(zui)☀️的類(lei)型随(sui)設備(bei)或技(ji)術㊙️人(ren)員的(de)喜好(hao)而不(bu)同。一(yi)些噴(pen)✉️嘴使(shi)熱風(feng)在BGA器(qi)件的(de)上部(bu)和底(di)部流(liu)動，一(yi)些噴(pen)嘴水(shui)👣平移(yi)動熱(re)風，還(hai)有一(yi)些噴(pen)嘴隻(zhi)将熱(re)風噴(pen)在BGA的(de)上方(fang)☎️。也有(you)人喜(xi)歡用(yong)帶罩(zhao)的噴(pen)嘴，它(ta)可直(zhi)接将(jiang)熱風(feng)集中(zhong)在器(qi)件上(shang)，從而(er)保護(hu)了周(zhou)圍的(de)器件(jian)。拆除(chu)BGA時，溫(wen)度的(de)保持(chi)是很(hen)重要(yao)的。關(guan)鍵是(shi)要對(dui)PCB的底(di)部進(jin)行預(yu)熱，以(yi)防止(zhi)翹曲(qu)🏃🏻。拆除(chu)BGA是多(duo)點回(hui)流，因(yin)而需(xu)要技(ji)巧和(he)耐心(xin)。此外(wai)，返修(xiu)一個(ge)BGA器件(jian)通常(chang)需要(yao)8到10分(fen)鍾，比(bi)返修(xiu)其它(ta)💯的表(biao)面貼(tie)裝🏃組(zu)件慢(man)。

清洗(xi)貼裝(zhuang)位置(zhi)

    貼裝(zhuang)BGA之前(qian)，應清(qing)洗返(fan)修區(qu)域。這(zhe)一步(bu)驟隻(zhi)能以(yi)人工(gong)進行(hang)操作(zuo)，因此(ci)技術(shu)人員(yuan)的技(ji)巧非(fei)常重(zhong)要。如(ru)果清(qing)🌈洗不(bu)充分(fen)，新的(de)BGA将不(bu)🧡能正(zheng)💁确回(hui)流，基(ji)闆和(he)阻焊(han)膜也(ye)可能(neng)被損(sun)壞而(er)不能(neng)修複(fu)。

    大批(pi)量返(fan)修BGA時(shi)，常用(yong)的工(gong)具包(bao)括拆(chai)焊烙(lao)鐵和(he)熱風(feng)拆焊(han)裝置(zhi)。熱風(feng)拆焊(han)裝置(zhi)是先(xian)加熱(re)焊盤(pan)表面(mian)，然後(hou)用真(zhen)🔞空裝(zhuang)置吸(xi)走熔(rong)融焊(han)膏。拆(chai)焊烙(lao)鐵使(shi)用方(fang)便，但(dan)要求(qiu)技術(shu)熟練(lian)的人(ren)員操(cao)作。如(ru)果使(shi)用😄不(bu)當，拆(chai)焊烙(lao)鐵很(hen)容易(yi)損壞(huai)印制(zhi)闆和(he)焊盤(pan)。

    在去(qu)除殘(can)留焊(han)膏時(shi)，很多(duo)組裝(zhuang)者喜(xi)歡用(yong)除錫(xi)編織(zhi)帶。如(ru)果用(yong)合适(shi)的編(bian)織帶(dai)，并且(qie)方法(fa)正确(que)，拆除(chu)工藝(yi)就會(hui)快速(su)、安全(quan)、高效(xiao)而且(qie)便宜(yi)。

    雖然(ran)使用(yong)除錫(xi)編織(zhi)帶需(xu)要一(yi)定的(de)技能(neng)，但是(shi)并不(bu)困難(nan)。用烙(lao)💚鐵和(he)所選(xuan)編織(zhi)帶接(jie)觸需(xu)要去(qu)除的(de)焊膏(gao)🌂，使焊(han)芯位(wei)于烙(lao)鐵頭(tou)🔴與基(ji)🔞闆之(zhi)間。烙(lao)鐵頭(tou)直接(jie)接觸(chu)基闆(pan)可能(neng)會造(zao)成損(sun)壞🤩。 焊(han)膏-焊(han)🔞芯BGA除(chu)錫編(bian)織帶(dai)專門(men)用于(yu)從BGA焊(han)盤和(he)元件(jian)上去(qu)除殘(can)留焊(han)膏，不(bu)會損(sun)壞阻(zu)焊膜(mo)或暴(bao)露在(zai)外的(de)印制(zhi)線。它(ta)使熱(re)量通(tong)過編(bian)織帶(dai)以最(zui)佳方(fang)式傳(chuan)遞到(dao)焊點(dian)，這樣(yang)，焊盤(pan)發生(sheng)移位(wei)或PCB遭(zao)受損(sun)壞的(de)可能(neng)性就(jiu)降至(zhi)最低(di)。

    由于(yu)焊芯(xin)在使(shi)用中(zhong)的活(huo)動性(xing)很好(hao)，因此(ci)不必(bi)爲避(bi)免熱(re)損🔴壞(huai)而拖(tuo)曳焊(han)芯。相(xiang)反，将(jiang)焊芯(xin)放置(zhi)在基(ji)闆與(yu)烙鐵(tie)頭之(zhi)間，加(jia)熱2至(zhi)3秒鍾(zhong)，然後(hou)向上(shang)擡起(qi)編織(zhi)帶和(he)烙鐵(tie)。擡起(qi)而不(bu)是拖(tuo)曳編(bian)織帶(dai)，可使(shi)焊盤(pan)遭到(dao)損壞(huai)的危(wei)險降(jiang)㊙️至最(zui)低。編(bian)織帶(dai)可去(qu)除所(suo)有的(de)殘留(liu)焊膏(gao)，從而(er)排除(chu)了橋(qiao)接和(he)短路(lu)🐅的可(ke)能性(xing)。 去除(chu)殘留(liu)焊膏(gao)☔以後(hou)，用适(shi)當的(de)溶劑(ji)清洗(xi)這一(yi)區域(yu)。可以(yi)用毛(mao)🔞刷刷(shua)掉殘(can)留的(de)助焊(han)劑。爲(wei)了對(dui)新器(qi)件進(jin)🐅行适(shi)當的(de)回流(liu)🈲焊，PCB必(bi)須很(hen)幹淨(jing)。

貼裝(zhuang)器件(jian)

    熟練(lian)的技(ji)術人(ren)員可(ke)以"看(kan)見"一(yi)些器(qi)件的(de)貼裝(zhuang)，但并(bing)不🔴提(ti)倡用(yong)這種(zhong)方法(fa)。如果(guo)要求(qiu)更高(gao)的工(gong)藝合(he)格率(lü)，就必(bi)⭐須使(shi)💔用分(fen)光(split-optics)視(shi)覺系(xi)❌統。要(yao)用真(zhen)空拾(shi)取管(guan)貼裝(zhuang)⚽、校準(zhun)器件(jian)，并用(yong)熱風(feng)進行(hang)回流(liu)焊。此(ci)時，預(yu)先編(bian)程且(qie)精密(mi)确定(ding)的溫(wen)度曲(qu)線很(hen)關鍵(jian)。在拆(chai)除元(yuan)件時(shi)，BGA最可(ke)能出(chu)故障(zhang)，因此(ci)可能(neng)會忽(hu)視它(ta)的完(wan)整性(xing)。

    重新(xin)貼裝(zhuang)元件(jian)時，應(ying)采用(yong)完全(quan)不同(tong)的方(fang)法。爲(wei)避免(mian)❄️損壞(huai)新的(de)BGA，預熱(re)(100℃至125℃)、溫(wen)度上(shang)升速(su)率和(he)溫度(du)保持(chi)時間(jian)都很(hen)關鍵(jian)✉️。與PBGA相(xiang)比，CBGA能(neng)夠吸(xi)收更(geng)多的(de)熱量(liang)，但升(sheng)溫速(su)🍓率卻(que)比标(biao)準的(de)2℃/s要慢(man)一些(xie)。

    BGA有很(hen)多适(shi)于現(xian)代高(gao)速組(zu)裝的(de)優點(dian)。BGA的組(zu)裝可(ke)能不(bu)需🛀要(yao)🐇新的(de)工藝(yi)，但卻(que)要求(qiu)現有(you)工藝(yi)适用(yong)于具(ju)有隐(yin)藏焊(han)👅點的(de)BGA組裝(zhuang)。爲使(shi)BGA更具(ju)成本(ben)效益(yi)，必須(xu)達到(dao)高合(he)格率(lü)，并能(neng)有效(xiao)地返(fan)修‼️組(zu)件。适(shi)當地(di)培訓(xun)返修(xiu)技術(shu)人員(yuan)，采用(yong)恰當(dang)的返(fan)修設(she)備，了(le)🌈解BGA返(fan)修的(de)關鍵(jian)工序(xu)，都有(you)助于(yu)實現(xian)穩定(ding)、有效(xiao)的返(fan)修。

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