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BGA返修台工作原理

时间:2014-05-05 15:50:22 来源:鼎华科技 点击: 2673次

•        在表面贴装技术中应用了几种球阵列封装技术,普遍使用的有塑料球栅阵列、陶瓷球栅阵列和陶瓷柱状阵列。由于这些封装的不同物理特性,加大了bga的返修难度。在返修时,使用最新型的自动化设备,并了解这几种类型封装的结构和热能对元件的拆除和重贴的直接影响是必要的,这样不仅节省了时间和资金,而且还节约了元件,提高了板的质量及实现了快速的返修服务。 在很多情况下,可以自己动手修复bga封装,而不需要请专维修人员来上门服务。bga地封装的返修还包括从有缺陷的板上拆除其它“好的”bga元件。

•        所有bga的返修都要遵循一个基本原则。必须减少bga封装和bga焊盘暴露于热循环的次数,随着热循环的次数的增加,热能损坏焊盘、焊料掩膜和bga封装本身的可能性越来越大。 bga技术的现状由于球栅阵列技术具有较高的i/o数量,所以这种技术很有吸引力。由于x光检测设备的昂贵成本使得人们常常指责bga所需的检测,而这一技术恰好具有不需检验的优点,贴装技术已实现了从独立的设备向与机械设备配套的方向发展,并能够很轻松地绘制出印刷和再流曲线。不过,拆除元件后,重新给元件补加焊料球时,通常并不能满足用户的需求。

•        bga与许多其它元件技术不同,要是不破坏互连材料,就不能从pcb组件上将bga拆下来。在返修过程中,由于半数的bga焊料球保留在组装板上,而另一半焊料球由元件携带,并拉成丝状。为此,在返修之前,要求对整个球体进行修复及预制pcb焊盘。 返修bga采用的方法采用的一种方法是预成形,这种方法是按照阵列/间距矩阵的要求将焊料球嵌入水溶基焊剂中。预成形一大体上焊料球大约需 1000,,这种方法成本太高。预成形是将bga的面向下,而后进行再流焊接实现的。期望整个焊料球能够滚动,以便能够冲洗掉水溶基焊剂,接着就可对封装进行修理。另一种方法是仿造原始的制造技术,即;在bt玻璃基板上印刷焊剂或焊膏及将预成形焊料球自动填加到面向下的bga上的厚模板中。焊料球过多,就应拆除模板,将元件送到炉子中进行再流,使之达到符合要求的互连。然而,应用这种方法,成本要比预成形的方法低,其成本为 40/100k球体,而采用另一种方法 焊膏,可实现成本更低的优点,此外,应用焊膏的方法,不会出现球体颤动,四处散落的现象。在使用重新补加焊料球的整套工具时,结合焊膏的方法就可在元件上印刷焊膏,在再流过程中,使模板能保留在其位置上,焊料球在元件成形。在拆除模板时,元件已完全修好。重新补加焊料球工艺使用设置有相应曲线的热风返修工具,就可拆除bga元件。必须对pcb焊盘进行清理,一旦去除了多余的焊料,就应在贴装元件之前,重新印刷焊料。可用焊剂或焊膏将pbga焊接到焊接区域。可用手工工具施用液化焊剂,可将粘性焊剂和焊膏以印刷的方式或喷涂的方式施加到焊盘上。在贴装元件后,在适当的热曲线下,对pcb进行重

•        新再流。在再流工艺中,bt基板上的每个焊料球,球局部呈扁平状,投射高度大约24mil。

•        在pcb上贴装pbga的过程中,都要对每个焊料球进行第二次再流和使其进一步的“坍塌”,最后达到大约19mil投射高度。pcb贴装区域的焊料掩膜及其孔直径可确定再流后的高度。通常,这个容差对于pbga的清洗工艺来说是足够的。有必要去除bga上的多余焊料,在去除多余焊料时,可使用焊料清除工具、焊料编带或使用焊烙铁,将返修工具倾斜到一定角度,接触需返修的区域即可完成拆除工艺。bga焊盘上的残余的焊料,呈小月牙形,很明显不足以满足球体所需的焊料量。在去除多余的焊料时,给元件的中凡加热,并以螺旋的形式给元件表面传送热量,实现均匀的加热。然后,将bga载入装在面向下元件上的适当尺寸模板基板中。在模板将元件整平后,可用刮刀将焊膏印刷到模板的孔中,用刮板去除多余的焊膏。使用热风工具贴装组件,用合适的喷嘴和温度曲线,由于热风加热的作用,使得元件晃动,直到焊膏再流,形成单个焊料球。对元件中心再次加热,径向运行或向外螺旋运行,可达到均匀加热的目的。

•        pbga 目前,pbga在bga封装中是使用的最普遍的一种。主要是由于pbga使用2~4层的bt树脂基板。硅芯片是用环氧树脂粘结剂粘到基板上面的特定位置上,再线焊到其周转的、蚀刻的铜线路上。这些铜线分布在顶部封装的四周,并通过基板外部通孔与反面线路偶合。而后,反面线路成扇形扩散到基板底部焊盘阵列,近似共晶合金焊料经再流与焊接区域连接,为pcb焊盘提供pbga界面。接下来将液体光成像焊料掩膜应用到基板顶部的四周,将环氧树脂超压模化合物施用于组件的上面,并固化。这样就为组装创造了返修条件和提供操作保护。直径为0.030的pbga焊料球,其成分一般为62sn/36pb/2ag的近似共晶焊球,焊料间距为50—60mil。pbga基板底部的焊料球粘结焊盘由焊料掩膜光成像。在pbga的制造过程中,将基板底部涂上焊剂,施加焊料球,然后再流。仅pbga的制造过程 中,将基板底部涂上焊剂,施加焊料球,然后再流。仅pbga焊料球的焊料量就足够每个焊点的应用。 cbga 陶瓷bga在很多方面与塑料bga封装有着明显的差别。cbga使用0.035的直径:非坍塌高度焊料球,而不是0.030直径的共晶合金焊料球。在生产制造过程中,用共晶合金焊料将这些较大的焊料球连接于cbga的底部。他们以喷涂的方法或是模板印刷的方法北朝鲜共晶焊膏粘附到电路板上。在再流过程中,由于cbga焊料球不会坍塌,封装对钻研身和电路板上的焊盘之间的平面变化更敏感 。cbga的工艺要求底部预热更精确,以减少板的翘曲和平面变化。在拆除cbga的过程中,象拆除pbga一样,一些高温焊料球仍粘附在焊备用上,而其它的焊料球在cbga的焊盘清理中已被拆掉。在cbga的焊盘准备清理过

•        程中,绝对不能在高温下再流,以避免灶料沉积在焊盘上,只要达到共晶合金焊料再流的温度即可,目的是使粘了 附到板上的焊还需能够达到可靠性。而拆除焊料球可用镊子或其它工具。高温焊料与焊盘上焊料的化合,会给将来的高温合金的焊盘返修带来极林的困难。在清理了焊盘后,重新贴装bga,并定位焊接。如前所述,可用印刷焊膏或焊剂的方法,粘结pbga。因为平面 的感应性及高温非坍塌焊料球,只能用焊膏粘结cbga。对于这两种封装即可用喷涂的方法也可用小型模板印刷的方法施用焊膏。偶尔,由于模板未对齐,焊料球不是扁球形的,就是对准焊盘中心。要纠正这种现象,就应拆除模板,而且在加热的条件下,对涂有焊剂的元件进行再流。焊料就会“呈球状”,通过焊料的表面张力而对准中心。

•        然而,这种被称为“返工整修”的技术很少使用。这种给bga重新补加焊料球的技术很起作用,是因为:

•        1、大多数焊剂 不能湿润模板,柠檬基焊剂除外。一旦焊料粘附于模板孔中,就会降低板子的质量。使用推荐的焊剂成分,就是数百次地使用模板,都不需更换,甚至可以使用到上千次。

•        2、由于焊膏成为固体球形,使得焊膏体积缩小,就会使孔半径比球体半径大,这样就可轻松地从元件上将模板取下来 尤其在清洁后。

•        3、这种模板是经冷轧不锈钢合金制成的,导致了金属内各个粒子拉伸。不管是将哪面加热,金属只会朝一个方向弯曲。将板子定位,这样的话,在加热时,由于受热板子就会朝着元件这面弯曲。这种金属存储器导致板子顶着元件向上推,在每个bga焊盘周围建立焊料密封垫。这种“堤坝”不会使焊料流淌到其它焊盘,从而,实现均匀的焊球尺寸。在清洗了bga以后,就可将其对齐,并贴装到pcb上,接着再流,至此组件返修完毕,需要指出的是,采用手工方式清洗焊盘是不能彻底去除杂质的。如果返修后,不能使用电力进行清洗,在返修前,应考虑使用免洗焊膏或焊剂。结论 bga的返工和返修与操作人员有着密切关系,成功的返修要求操作人员具备有封装拆除和重贴方面的bga结构、热特性和创建曲线的知识、设备的正确操作及严格地按照开发的工艺进行操作,以保证均匀的一致性和成功的bga返修。bga返修台可帮助你节省元件、时间和资金。这种节约还能使用户满意及管理的需求。 可考虑将上述的这两种类型的元件返修工艺用于任意返工/返修操作中,以便有效地利用贵重的元件。

 

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