SMT實(shí)用工藝基礎(chǔ)-BGA返修工藝
作者：博維科技 時(shí)間：2018-08-09 14:26
BGA返修工藝
13.1 BGA返修系統(tǒng)的原理
普通熱風(fēng)SMD返修系統(tǒng)的原理是：采用非常細(xì)的熱氣流聚集到表面組裝器件(SMD)的引腳和焊盤(pán)上，使焊點(diǎn)融化或使焊膏回流，以完成拆卸或焊接功能。拆卸同時(shí)使用一個(gè)裝有彈簧和橡皮吸嘴的真空機(jī)械裝置，當(dāng)全部焊點(diǎn)熔化時(shí)將SMD器件輕輕吸起來(lái)。熱風(fēng)SMD返修系統(tǒng)的熱氣流是通過(guò)可更換的各種不同規(guī)格尺寸熱風(fēng)噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于熱氣流是從加熱頭四周出來(lái)的，因此不會(huì)損壞SMD以及基板或周?chē)脑骷?，可以比較容易地拆卸或焊接SMD。
不同廠家返修系統(tǒng)的相異之處主要在于加熱源不同，或熱氣流方式不同。有的噴嘴使熱風(fēng)在SMD器件的四周和底部流動(dòng)，有一些噴嘴只將熱風(fēng)噴在SMD的上方。從保護(hù)器件的角度考慮，應(yīng)選擇氣流在SMD器件的四周和底部流動(dòng)比較好，為防止PCB翹曲還要選擇具有對(duì)PCB底部進(jìn)行預(yù)熱功能的返修系統(tǒng)。
由于BGA的焊點(diǎn)在器件底部，是看不見(jiàn)的，因此重新焊接BGA時(shí)要求返修系統(tǒng)配有分光視覺(jué)系統(tǒng)(或稱(chēng)為底部反射光學(xué)系統(tǒng))，以保證貼裝BGA時(shí)精確對(duì)中。例如美國(guó)OK公司的BGA3000系列、瑞士ZEVAC公司的DRS22系列SMD焊接和解焊設(shè)備都帶有分光視覺(jué)系統(tǒng)。
13.2BGA的返修步驟
BGA的返修步驟與傳統(tǒng)SMD的返修步驟基本相同，具體步驟如下：
1.拆卸BGA
(1)將需要拆卸BGA的表面組裝板安放在返修系統(tǒng)的工作臺(tái)上。
(2)選擇與器件尺寸相匹配的四方形熱風(fēng)噴嘴，并將熱風(fēng)噴嘴安裝在上加熱器的連接桿上，要注意安裝平穩(wěn).
(3)將熱風(fēng)噴嘴扣在器件上，要注意器件四周的距離均勻，如果器件周?chē)杏绊憻犸L(fēng)噴嘴操作的元件，應(yīng)先將這些元件拆卸，待返修完畢再焊上將其復(fù)位。
(4)選擇適合吸著需要拆卸器件的吸盤(pán)(吸嘴)，調(diào)節(jié)吸取器件的真空負(fù)壓吸管裝置高度，：降吸盤(pán)接觸器件的頂面，打開(kāi)真空泵開(kāi)關(guān)。
(5)設(shè)置拆卸溫度曲線(xiàn)，要注意必須根據(jù)器件的尺寸、PCB的厚度等具體情況設(shè)置拆卸溫度曲線(xiàn)，BGA的拆卸溫度與傳統(tǒng)的SMD相比，其設(shè)置溫度要高150℃左右。
(6)打開(kāi)加熱電源，調(diào)整熱風(fēng)量。
(7)當(dāng)焊錫完全融化時(shí)，器件被真空吸管吸取。
(8)向上抬起熱風(fēng)噴嘴，關(guān)閉真空泵開(kāi)關(guān)，接住被拆卸的器件。
2.去除PCB焊盤(pán)上的殘留焊錫并清洗這一區(qū)域；
(1)用烙鐵將PCB焊盤(pán)殘留的焊錫清理干凈、平整，可采用拆焊編織帶和扁鏟形烙鐵頭進(jìn)行清理，操作時(shí)注意不要損壞焊盤(pán)和阻焊膜。
(2)用異丙醇或乙醇等清洗劑將助焊劑殘留物清洗干凈。
3.去潮處理
由于PBGA對(duì)潮氣敏感，因此在組裝之前要檢查器件是否受潮，對(duì)受潮的器件進(jìn)行去潮處理。
(1)去潮處理方法和要求：
開(kāi)封后檢查包裝內(nèi)附的濕度顯示卡，當(dāng)指示濕度>20％(在23℃±5℃時(shí)讀取)，說(shuō)明器件已經(jīng)受潮，在貼裝前需對(duì)器件進(jìn)行去潮處理。去潮的方法可采用電熱鼓風(fēng)干燥箱，在125±℃下烘烤12-20h。
(2)去潮處理注意事項(xiàng)：
(a)應(yīng)把器件碼放在耐高溫(大于150℃)防靜電塑料托盤(pán)中進(jìn)行烘烤。
(b)烘箱要確保接地良好，操作人員手腕帶接地良好的防靜電手鐲。
4.印刷焊膏
因?yàn)楸砻娼M裝板上已經(jīng)裝有其他元器件，因此必須采用BGA專(zhuān)用小模板，模板厚度與開(kāi)口尺寸要根據(jù)球徑和球距確定，印刷完畢必須檢查印刷質(zhì)量，如不合格，必須清洗后重新印刷。
5.貼裝BGA
BGA器件一般情況可以重復(fù)使用，但必須進(jìn)行置球處理后才能使用(見(jiàn)13.3BGA置球工藝介紹)。貼裝BGA器件的步驟如下：
(1)將印好焊膏的表面組裝板安放在返修系統(tǒng)的工作臺(tái)上。
（2）選擇適當(dāng)?shù)奈欤蜷_(kāi)真空泵。將BGA器件吸起來(lái)，用攝像機(jī)頂部光源照PCB上印好焊膏的BGA焊盤(pán)，調(diào)節(jié)焦距使監(jiān)視器顯示的圖像最清晰，然后拉出BGA專(zhuān)用的反射光源，照BGA器件底部并使圖像最清晰，然后調(diào)整工作臺(tái)的X、Y、9(角度)旋鈕，使BGA器件底部圖像與PCB焊盤(pán)圖像完全重合，大尺寸的BGA器件可采用裂像功能。
(3)BGA器件底部圖像與PCB焊盤(pán)圖像完全重合后將吸嘴向下移動(dòng)，把BGA器件貼裝到PCB上，然后關(guān)閉真空泵。
6.再流焊接
(1)設(shè)置焊接溫度曲線(xiàn)。根據(jù)器件的尺寸、PCB的厚度等具體情況設(shè)置焊接溫度曲線(xiàn)，為避免損壞BGA器件，預(yù)熱溫度控制在100-125℃，升溫速率和溫度保持時(shí)間都很關(guān)鍵，升溫速率控制在l-2℃／s， BGA的焊接溫度與傳統(tǒng)的SMD相比其設(shè)置溫度要高15℃左右，PCB底部預(yù)熱溫度控制在160℃左右。
(2)選擇與器件尺寸相匹配的四方形熱風(fēng)噴嘴，并將熱風(fēng)噴嘴安裝在上加熱器的連接桿上，要注意安裝平穩(wěn)。
(3)將熱風(fēng)噴嘴扣在BGA器件上，要注意器件四周的距離均勻；
(4)打開(kāi)加熱電源，調(diào)整熱風(fēng)量，開(kāi)始焊接。
(5)焊接完畢，向上抬起熱風(fēng)噴嘴，取下PCB板。
7.檢驗(yàn)
BGA的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)需要X光或超聲波檢查設(shè)備，在沒(méi)有檢查設(shè)備的情況下，可通過(guò)功能測(cè)試判斷焊接質(zhì)量，還可以把焊好BGA的表面組裝板舉起來(lái)，對(duì)光平視BGA四周，觀察焊膏是否完全融化、焊球是否塌陷、BGA四周與PCB之間的距離是否一致，以經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷焊接效果。
13.3BGA植球工藝介紹
經(jīng)過(guò)拆卸的BGA器件一般情況可以重復(fù)使用，但由于拆卸后BGA底部的焊球受到不同程度的破壞，因此必須進(jìn)行植球處理后才能使用。根據(jù)植球的工具和材料的不同，其植球的方法也有所不同，不管采用什么方法，其工藝過(guò)程是相同的，具體步驟如下：
1.去除BGA底部焊盤(pán)上的殘留焊錫并清洗
(1)用烙鐵將BGA底部焊盤(pán)殘留的焊錫清理干凈平整，可采用拆焊編織帶和扁鏟形烙鐵頭進(jìn)行清理操作時(shí)注意不要損壞焊盤(pán)。
(2)用異丙醇或乙醇等清洗劑將助焊劑殘留物清洗干凈。 。
2.在BGA底部焊盤(pán)上印刷助焊劑(或焊膏)
(1)一般情況采用采用高粘度的助焊劑，起到粘接和助焊作用，應(yīng)保證印刷后助焊劑圖形清晰、不漫流。有時(shí)也可以采用焊膏代替，采用焊膏時(shí)焊膏的金屬組分應(yīng)與焊球的金屬組分相匹配。
(2)印刷時(shí)采用BGA專(zhuān)用小模板，模板厚度與開(kāi)口尺寸要根據(jù)球徑和球距確定，印刷完畢必須檢查印刷質(zhì)量，如不合格，必須清洗后重新印刷。
3.選擇焊球
選擇焊球時(shí)要考慮焊球的材料和球徑的尺寸。目前PBGA焊球的焊膏材料一般都是63Sn／37Pb，與目前再流焊使用的材料是一致的，必須選擇與BGA器件焊球材料相匹配焊球。
焊球尺寸的選擇也很重要，如果使用高粘度助焊劑，應(yīng)選擇與BGA器件焊球相同直徑的焊球；如果使用焊膏，應(yīng)選擇比BGA器件焊球直徑小一些的焊球。
4.植球方法一(采用植球器)
(1)如果有植球器，選擇—塊與BFaA焊盤(pán)匹配的模板，模板的開(kāi)口尺寸應(yīng)比焊球直徑大0.05-0.1mm，將焊球均勻地撒在模板上，搖晃植球器，把多余的焊球從模板上滾到植球器的焊球收集槽中，使模板表面恰好每個(gè)漏孔中保留一個(gè)焊球。
(2)把置球器放置在BGA返修設(shè)備的工作臺(tái)上，把印好助焊劑或焊膏的BGA器件吸在BGA返修設(shè)備的吸嘴上(焊盤(pán)面向下)。
(3)按照13.2.5貼裝BGA的方法進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，使BGA器件底部圖像與置球器模板表面每個(gè)焊球圖像完全重合。
(4)將吸嘴向下移動(dòng)，把BGA器件貼裝到置球器模板表面的焊球上，然后將BGA器件吸起來(lái)，此時(shí)焊球被粘到BGA器件底面。
(5)用鑷子夾住BGA器件的外邊框，關(guān)閉真空泵。
(6)將BGA器件的焊球面向上放置在BGA返修設(shè)備的工作臺(tái)上。
5.置球方法二(沒(méi)有置球器時(shí)可采用以下方法)
(1）把印好助劑或焊膏的BGA器件放置在工作臺(tái)上。
(2)準(zhǔn)備—塊與BGA焊盤(pán)匹配的模板，模板的開(kāi)口尺寸應(yīng)比焊球直徑大0.05-0.1mm；把模板四周用墊塊架高，放置在印好助焊劑或焊膏的BGA器件上方，使模板與BGA之間的距離等于或略小于焊球的直徑，在顯微鏡下或在BGA返修設(shè)備上對(duì)準(zhǔn)。
(3)將焊球均勻地撒在模板上，把多余的焊球用鑷子從模板上撥(取)下來(lái)，使模板表面恰好每個(gè)漏孔中保留一個(gè)焊球。
(4)移開(kāi)模板(個(gè)別沒(méi)有放置好的地方，可用鑷子或用小吸嘴的吸筆補(bǔ)完整)。
6.再流焊接
按照前述(參見(jiàn)13.2.6)方法進(jìn)行再流焊接。焊接時(shí)BGA器件的焊球面向上，要把熱風(fēng)量調(diào)到最小，以防把焊球吹移位，再流焊溫度也要比焊接BGA時(shí)略低一些。經(jīng)過(guò)再流焊處理后，焊球就固定在BGA器件上了。
7.完成置球工藝后，應(yīng)將BGA器件清洗干凈，并盡快進(jìn)行貼裝和焊接，以防焊球氧化和器件受潮。
