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BGA的返修和置球工艺
在贴片加工厂中一个批次可能几千几万片的PCBA产品可能由于物料、设备、工程、工艺等各种问题发生BGA的焊接不良等问题。由于BGA的焊点在器件底部,看不见,因此相对于QFP等周边引脚的器件其返修的难度比较大,在拆卸BGA时没有太大问题,但重新焊接BGA时要求返修系统配有分光视觉系统(或称为底部反射光学系统),以保证贴装BGA时精确对中。适合返修BGA的设备有热风返修工作站红外加热返修工作站、热风+红外返修系统等。
一、BGA的返修工艺
BGA的返修步骤与返修传统SMD的步骤基本相同,都要经过以下几步:
①拆除芯片
②清理PCB焊盘、元件引脚
③涂刷焊剂或焊膏
④放置元件
⑤焊接
⑥检查。
下面以美国OK公司BGA5000系列的热风返修系统为例,介绍BGA的返修工艺。
(1)拆卸BGA
①将需要拆卸BGA的表面组装板安放在返修系统的工作台上。
②选择与器件尺寸相匹配的四方形热风喷嘴,并将热风喷嘴安装在上加热器的连接杆上。
③将热风喷嘴扣在器件上,注意器件四周的距离要均匀。如果器件周围有影响热风喷嘴操作的元件,应先将这些元件拆卸,待返修完毕再焊上将其复位。
④选择适合吸着需要拆卸器件的吸盘(吸嘴),调节吸取器件的真空负压吸管装置高度,将吸盘接触器件的顶面,打开真空泵开关
⑤设置拆卸温度曲线,注意必须根据器件的尺寸、PCB的厚度等具体情况设置。BGA的拆卸温度与传统的SMD相比,要高15℃左右。
⑥打打开加热电源,调整热风量,拆卸时一般可将风量调到最大
⑦当焊锡完全熔化时,器件被真空吸管吸取。
⑧向上抬起热风喷嘴,关闭真空泵开关,接住被拆卸的器件。
二、清理去除PCB焊盘上残留的焊锡并洗这一区域、检查阻焊层
①用烙铁或吸锡器带将PCB焊盘上残留的焊锡清理干净、平整,也可采用拆焊编织带和扇铲形烙铁头进行清理,操作时注意不要损坏焊盘和阻焊膜。
②用异丙醇或乙醇等清洗剂将助焊剂残留物清洗干净。
三、去潮处理
由于PBGA对潮气敏感,因此在组装之前要检查器件是否受潮,对受潮元器件进行去潮处理。
四、印刷焊膏或膏状助焊剂
对于BGA一般采用印刷焊膏,对于CSP一般可以涂覆膏状助焊剂。SMT贴片加工印刷焊膏有两种方法:印在PCB焊盘上或直接印在BGA器件的焊球上。涂覆膏状助焊剂同样也可以涂覆在PCB焊盘上或直接涂覆在器件的焊球上。
①印刷焊膏方法:印在PCB焊盘上。
因为表面组装板上已经装有其他元器件,因此必须采用BGA专用小模板,模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定。印刷完毕必须检查印刷质量,如果不合格,须洗后重新印。
②印焊膏方法2:直接将焊膏印在BGA器件的焊球上在BGA器件的焊球上印刷音需要专用印剧工装。这种方法印剧质量比较好,操作简单。
③涂覆膏状助焊剂方法1:涼在PCB焊盘上。
这种方法可以用笔将膏状助剂涂履在PCB焊盘上,其操作简单,但不容易控制涂刷量.
④涂履膏状助焊剂方法2:用没沾方法直接涂履在器件的焊球上,这种方法需要准备一个装膏状助焊剂的容器,井控制容器中音状助焊剂的高度(大约为1/2-2/3焊球的直径),选择适当的吸嘴,打开真空泵。将BGA器件吸起来(BGA器件焊球向下),然后吸嘴向下移动,使BGA器件的焊球在容器中浸沾膏状助焊剂
注意:每次浸前要用刮刀刮一下容器中膏状助焊剂的水平面,可以有效控制沾量和一致性。
五、贴装BGA
如果使用新BGA,必须检查是否受潮,若已经受潮,应先进行去潮处理后再贴装。拆下的BGA器件一般情况下可以重复使用,但必须在进行置球处理后才能使用。
六、贴装BGA器件的步骤如下
①将印好焊膏或膏状助焊剂的表面组装板安放在返修系统的工作台上。
②选择适当的吸嘴,打开真空泵。将BGA器件吸起来用摄像机顶部光源照PCB上印好焊膏的BGA焊盘,调节焦距使监视器显示的图像最清晰。然后拉出BGA专用的反射光源,照BGA器件底部并使图像最清听。接下来调整工作台的X、Y、(角度)旋钮,使BGA器件底部图像与PCB焊盘图像完全重合,大尺寸的BGA器件可采用裂像功能。
③BGA器件底部图像与PCB焊盘图像完全重合后将吸嘴向下移动,把BGA器件贴装到PCB上,然后关闭真空泵。
七、再流焊接
①设置焊接温度曲线,根据器件的尺寸、PCB的厚度等具体情况设置焊接温度曲线。为避免损坏BGA器件,预热温度控制在130~150℃,升温速率控制在1~2℃/s,BGA的焊接温度与传统的SMD相比,要高15℃左右,PCB底部预热温度控制在160~-180℃之间。
②选择与器件尺寸相匹配的四方形热风喷嘴,并将热风喷嘴安装在上加热器的连接杆上,注意要安装平稳。
③将热风喷嘴扣在BGA器件上,注意器件四周的距离要均匀。
④打开加热电源,调整热风量,开始对BGA器件再流焊。
⑤焊接完毕,向上抬起热风喷嘴,取下表面组装板。
八、检验
smt贴片加工厂中关于BGA的焊接质量检验一般需要X光或超声波检查设备;还有一种光纤显微镜,从BGA的四周检查,显示屏上显示图像,此方法只能观察到7排焊球图像,检査速度设:如没有检查设备,可通过功能测试判断焊接质量;还可以凭经验检查:把焊好BGA的SMA举起米,对光平视BGA四周,观察是否透光、BGA四周与PCB之间的距离是否一致,焊膏是否完全熔化、焊球的形状是否端正、焊球塌陷程度等,以经验来判断焊接效果。判断时可参考以下几条。
①如果不透光,说明有桥接或焊球之间有焊料球。
②如果焊球形状不端正,有歪扭现象,说明温度不够,再流焊时没有充分完成自定位效应。
③焊球塌陷程度:再流焊后BGA底部与PCB之间距离比焊前塌陷13~12属于正常:焊球塌陷太少,说明温度不够,易发生虚焊和冷焊:焊球場陷太大,说明温度过高,易发生桥接。
④如果BGA四周与PCB之间的距离不一致,说明四周温度不均匀。
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