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大多數(shù)制造商都認(rèn)為，球珊陣列(BGA)器件具有不可否認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)。但這項(xiàng)技術(shù)中的一些問題仍有待進(jìn)一步討論，而不是立即實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗y以修整焊接端。只能用X射線或電氣測(cè)試電路的方法來測(cè)試BGA的互連完整性，但這兩種方法都是既昂貴又耗時(shí)。 設(shè)計(jì)人員需要了解BGA的性能特性，這與早期的SMD很相似。PCB設(shè)計(jì)者必須知道在制造工藝發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)如何對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的修改。對(duì)于制造商，則面臨著處理不同類型的BGA封裝和最終工藝發(fā)生變化的挑戰(zhàn)。為了提高合格率 (yield)，組裝者必須考慮建立一套處理BGA器件的新標(biāo)準(zhǔn)。最后，要想獲得最具成本-效益的組裝，也許關(guān)鍵還在于BGA返修人員。 兩種最常見的BGA封裝是塑封BGA(PBGA)和陶瓷BGA封裝(CBGA)。PBGA上帶有直徑通常為0.762mm的易熔焊球，回流焊期間 (通常為215℃)，這些焊球在封裝與PCB之間坍塌成0.406mm高的焊點(diǎn)。CBGA是在元件和印制板上采用不熔焊球(實(shí)際上是它的熔點(diǎn)大大高于回流焊的溫度)，焊球直徑為0.889mm，高度保持不變。 第三種BGA封裝為載帶球柵陣列封裝(TBGA)，這種封裝現(xiàn)在越來越多地用于要求更輕、更薄器件的高性能組件中。在聚酰亞胺載帶上，TBGA的I/O引線可超過700根。可采用標(biāo)準(zhǔn)的絲網(wǎng)印刷焊膏和傳統(tǒng)的紅外回流焊方法來加工TBGA。 組裝問題 BGA組裝的較大優(yōu)點(diǎn)是，如果組裝方法正確，其合格率比傳統(tǒng)器件高。這是因?yàn)樗鼪]有引線，簡化了元件的處理，因此減少了器件遭受損壞的可能性。 BGA回流焊工藝與SMD回流焊工藝相同，但BGA回流焊需要精密的溫度控制，還要為每個(gè)組件建立理想的溫度曲線。此外，BGA器件在回流焊期間，大多數(shù)都能夠在焊盤上自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。因此，從實(shí)用的角度考慮，可以用組裝SMD的設(shè)備來組裝BGA。 但是，由于BGA的焊點(diǎn)是看不見的，因此必須仔細(xì)觀察焊膏涂敷的情況。焊膏涂敷的準(zhǔn)確度，尤其對(duì)于CBGA，將直接影響組裝合格率。一般允許SMD 器件組裝出現(xiàn)合格率低的情況，因?yàn)槠浞敌藜瓤煊直阋耍鳥GA器件卻沒有這樣的優(yōu)勢(shì)。為了提高初次合格率，很多大批量BGA的組裝者購買了檢測(cè)系統(tǒng)和復(fù)雜的返修設(shè)備。在回流焊之前檢測(cè)焊膏涂敷和元件貼裝，比在回流焊之后檢測(cè)更能降低成本，因?yàn)榛亓骱钢蟊汶y以進(jìn)行檢測(cè)，而且所需設(shè)備也很昂貴。 要仔細(xì)選擇焊膏，因?yàn)閷?duì)BGA組裝，特別是對(duì)PBGA組裝來說，焊膏的組成并不總是很理想。必須使供應(yīng)商確保其焊膏不會(huì)形成焊點(diǎn)空穴。同樣，如果用水溶性焊膏，應(yīng)注意選擇封裝類型。 由于PBGA對(duì)潮氣敏感，因此在組裝之前要采取預(yù)處理措施。建議所有的封裝在24小時(shí)內(nèi)完成全部組裝和回流焊。器件離開抗靜電保護(hù)袋的時(shí)間過長將會(huì)損壞器件。CBGA對(duì)潮氣不敏感，但仍需小心。 返修 返修BGA的基本步驟與返修傳統(tǒng)SMD的步驟相同： 為每個(gè)元件建立一條溫度曲線； 拆除元件； 去除殘留焊膏并清洗這一區(qū)域； 貼裝新的BGA器件。在某些情況下，BGA器件可以重復(fù)使用； 回流焊。 當(dāng)然，這三種主要類型的BGA，都需要對(duì)工藝做稍微不同的調(diào)整。對(duì)于所有的BGA，溫度曲線的建立都是相當(dāng)重要的。不能嘗試省掉這一步驟。如果技術(shù)人員沒有合適的工具，而且本身沒有受過專門的培訓(xùn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很難去掉殘留的焊膏。過于頻繁地使用設(shè)計(jì)不良的拆焊編織帶，再加上技術(shù)人員沒有受過良好的培訓(xùn)，會(huì)導(dǎo)致基板和阻焊膜的損壞。 建立溫度曲線 與傳統(tǒng)的SMD相比，BGA對(duì)溫度控制的要求要高得多。必須逐步加熱整個(gè)BGA封裝，使焊接點(diǎn)發(fā)生回流。 如果不嚴(yán)格控制溫度、溫度上升速率和保持時(shí)間(2℃/s至3℃/s)，回流焊就不會(huì)同時(shí)發(fā)生，而且還可能損壞器件。為拆除BGA而建立一條穩(wěn)定的溫度曲線需要一定的技巧。設(shè)計(jì)人員并不是總能得到每個(gè)封裝的信息，嘗試方法可能會(huì)對(duì)基板、周圍的器件或浮起的焊盤造成熱損壞。 具有豐富的BGA返修經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員主要依靠破壞性方法來確定適當(dāng)?shù)臏囟惹�。在PCB上鉆孔，使焊點(diǎn)暴露出來，然后將熱電偶連接到焊點(diǎn)上。這樣，就可以為每個(gè)被監(jiān)測(cè)的焊點(diǎn)建立一條溫度曲線。技術(shù)數(shù)據(jù)表明，印制板溫度曲線的建立是以一個(gè)布滿元件的印制板為基礎(chǔ)的，它采用了新的熱電偶和一個(gè)經(jīng)校準(zhǔn)的記錄元件，并在印制板的高、低溫區(qū)安裝了熱電偶。一旦為基板和BGA建立了溫度曲線，就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行編程，以便重復(fù)使用。 利用一些熱風(fēng)返修系統(tǒng)，可以比較容易地拆除BGA。通常，某一溫度(由溫度曲線確定)的熱風(fēng)從噴嘴噴出，使焊膏回流，但不會(huì)損壞基板或周圍的元件。噴嘴的類型隨設(shè)備或技術(shù)人員的喜好而不同。一些噴嘴使熱風(fēng)在BGA器件的上部和底部流動(dòng)，一些噴嘴水平移動(dòng)熱風(fēng)，還有一些噴嘴只將熱風(fēng)噴在BGA的上方。也有人喜歡用帶罩的噴嘴，它可直接將熱風(fēng)集中在器件上，從而保護(hù)了周圍的器件。拆除BGA時(shí)，溫度的保持是很重要的。關(guān)鍵是要對(duì)PCB的底部進(jìn)行預(yù)熱，以防止翹曲。拆除BGA是多點(diǎn)回流，因而需要技巧和耐心。此外，返修一個(gè)BGA器件通常需要8到10分鐘，比返修其它的表面貼裝組件慢。 清洗貼裝位置 貼裝BGA之前，應(yīng)清洗返修區(qū)域。這一步驟只能以人工進(jìn)行操作，因此技術(shù)人員的技巧非常重要。如果清洗不充分，新的BGA將不能正確回流，基板和阻焊膜也可能被損壞而不能修復(fù)。 大批量返修BGA時(shí)，常用的工具包括拆焊烙鐵和熱風(fēng)拆焊裝置。熱風(fēng)拆焊裝置是先加熱焊盤表面，然后用真空裝置吸走熔融焊膏。拆焊烙鐵使用方便，但要求技術(shù)熟練的人員操作。如果使用不當(dāng)，拆焊烙鐵很容易損壞印制板和焊盤。 在去除殘留焊膏時(shí)，很多組裝者喜歡用除錫編織帶。如果用合適的編織帶，并且方法正確，拆除工藝就會(huì)快速、安全、高效而且便宜。 雖然使用除錫編織帶需要一定的技能，但是并不困難。用烙鐵和所選編織帶接觸需要去除的焊膏，使焊芯位于烙鐵頭與基板之間。烙鐵頭直接接觸基板可能會(huì)造成損壞。焊膏-焊芯BGA除錫編織帶專門用于從BGA焊盤和元件上去除殘留焊膏，不會(huì)損壞阻焊膜或暴露在外的印制線。它使熱量通過編織帶以最佳方式傳遞到焊點(diǎn)，這樣，焊盤發(fā)生移位或PCB遭受損壞的可能性就降至最低。 由于焊芯在使用中的活動(dòng)性很好，因此不必為避免熱損壞而拖曳焊芯。相反，將焊芯放置在基板與烙鐵頭之間，加熱2至3秒鐘，然后向上抬起編織帶和烙鐵。抬起而不是拖曳編織帶，可使焊盤遭到損壞的危險(xiǎn)降至最低。編織帶可去除所有的殘留焊膏，從而排除了橋接和短路的可能性。去除殘留焊膏以后，用適當(dāng)?shù)娜軇┣逑催@一區(qū)域。可以用毛刷刷掉殘留的助焊劑。為了對(duì)新器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕亓骱福琍CB必須很干凈。 貼裝器件 熟練的技術(shù)人員可以"看見"一些器件的貼裝，但并不提倡用這種方法。如果要求更高的工藝合格率，就必須使用分光(split-optics)視覺系統(tǒng)。要用真空拾取管貼裝、校準(zhǔn)器件，并用熱風(fēng)進(jìn)行回流焊。此時(shí)，預(yù)先編程且精密確定的溫度曲線很關(guān)鍵。在拆除元件時(shí)，BGA最可能出故障，因此可能會(huì)忽視它的完整性。 重新貼裝元件時(shí)，應(yīng)采用完全不同的方法。為避免損壞新的BGA，預(yù)熱(100℃至125℃)、溫度上升速率和溫度保持時(shí)間都很關(guān)鍵。與PBGA相比，CBGA能夠吸收更多的熱量，但升溫速率卻比標(biāo)準(zhǔn)的2℃/s要慢一些。 BGA有很多適于現(xiàn)代高速組裝的優(yōu)點(diǎn)。BGA的組裝可能不需要新的工藝，但卻要求現(xiàn)有工藝適用于具有隱藏焊點(diǎn)的BGA組裝。為使BGA更具成本效益，必須達(dá)到高合格率，并能有效地返修組件。適當(dāng)?shù)嘏嘤?xùn)返修技術(shù)人員，采用恰當(dāng)?shù)姆敌拊O(shè)備，了解BGA返修的關(guān)鍵工序，都有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、有效的返修。 |
