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2020年09月06日

BGA封装返修工艺

2020-09-06 06:46:55 来源:互联网 阅读:-

SMT中普遍应用的QFP(四边扁平封装),封裝间隔的極限规格滞留在0.3毫米,这类间隔导线非常容易弯折、形变或断裂,相对地对SMT拼装加工工艺、机器设备精密度、焊材明确提出严苛的规定,即便如此,拼装小间隔细导线的QFP,不合格率仍非常高,最大达到6000ppm,使大范畴运用遭受牵制。近年来出現的BGA(Ball Grid Array 球栅列阵封裝元器件),因为集成ic脚位并不是遍布在集成ic的周边只是在封裝的底边,具体是将封裝机壳基钢板原四面引出来的脚位变为以面阵合理布局的pb/sn突点脚位,这就可以容下大量的I/O数,且能够很大的脚位间隔如1.5、1.27mm替代QFP的0.4、0.3毫米,非常容易应用SMT与PCB上的走线脚位电焊焊接互联,因而不但能够使集成ic在与QFP同样的封裝规格下维持大量的封裝容积,又使I/O脚位间隔很大,进而进一步提高了SMT拼装的产出率,不合格率仅为0.3~5ppm,便捷了生产制造和维修,因此BGA封装技术性在电子设备生产制造行业得到 了普遍应用。


BGA封装维修加工工艺


伴随着引脚数提升,针对细致脚位在安装全过程中出現的桥连、假焊、缺焊等缺点,运用手工制作专用工具难以开展维修,要用专业的维修机器设备并依据一定的维修加工工艺来进行。

按封裝原材料的不一样,BGA元器件关键有下列几类:

·PBGA(plastic BGA,塑胶封裝的BGA);

·CBGA(ceramic BGA,陶瓷封装的BGA);

·CCBGA(ceramic column BGA,瓷器柱型封裝的BGA);

·TBGA(tape BGA, 载带条状封裝的BGA);

·CSP(Chip Scale Package或mBGA)。

PBGA是现阶段应用较多的BGA,它应用63Sn/37Pb成份的焊锡丝球,焊锡丝的熔融溫度约为183℃。焊锡丝球在电焊焊接前直徑为0.75mm,回流焊炉之后,焊锡丝球高宽比减至0.46~0.41mm。PBGA的优势是成本费较低,非常容易生产加工;但是应当留意,因为塑胶封裝,非常容易受潮,因此 针对一般的元器件,在开封市后一般应当在8钟头内应用,不然因为电焊焊接时的快速提温,会使集成ic内的湿气立刻气化造成集成ic毁坏,有些人称其为“ 玉米花”效用。依照JEDEC的提议,PBGA集成ic在拆开后务必应用的限期由集成ic的敏感度级别决策。

CBGA焊球的成份为90Pb/10Sn(它与PCB相接处的焊锡丝成份仍为63Sn/37Pb),CBGA的焊锡丝球高宽比较PBGA高,因而它的焊锡丝熔融溫度较PBGA高,较PBGA不易受潮,且封裝更牢固。CBGA集成ic底端点焊直徑要比PCB上的焊层大,拆卸CBGA集成ic后,焊锡丝不容易粘在PCB的焊层上。

CCBGA焊锡丝柱直徑为0.51mm,柱高宽比为2.3mm,焊锡丝柱间隔一般为1.27mm,焊锡丝柱的成份是90Pb/10Sn。

TBGA焊锡丝球直徑为0.76mm,球间隔为1.27mm。与CBGA对比,TBGA对工作温度规定操纵严苛,因集成ic遇热时,热支撑力集中化在4个角,电焊焊接时非常容易有缺陷。

CSP集成ic的封裝规格仅略大裸芯片尺寸(不超过20%),它是CSP与BGA的关键差别。CSP较BGA,除开体型小外,也有更短的导电性通道、更低的电抵抗性,更非常容易做到頻率为500~600MHz的范畴。

我们可以从下列同是304脚位的QFP与BGA集成ic的较为看得出BGA的优势:

归纳起來,和QFP对比,BGA的特点关键有:

1.I / O导线间隔大(如1.0,1.27,1.5毫米),可容下的I/O数量大(如1.27mm间隔的 BGA在25mm周长的总面积上可容下350个I/O, 而0.5毫米间隔的QFP在40mm周长的总面积上只容下304个I/O)。

2.封裝可信性高(不容易毁坏脚位),点焊不合格率低(《1ppm/点焊),点焊坚固。

3.QFP集成ic的对中一般由实际操作工作人员用人眼来观察,当脚位间隔低于0.4mm时,对中与电焊焊接十分困难。而BGA集成ic的脚间隔很大,依靠对中变大系统软件,对中与电焊焊接也不艰难。

4.非常容易对尺寸较大电路板加工金属丝网板。

5.脚位平面同一性较QFP非常容易确保, 由于焊锡丝球在熔融之后能够全自动赔偿集成ic与PCB中间的平面图偏差。

6.回流焊炉时,点焊中间的支撑力造成优良的自对中实际效果, 容许有50%的贴片式精密度偏差。

7.有不错的电特点,因为导线短,输电线的自感和输电线间的互感很低,频率特点好。

8.能与原来的SMT贴片加工工艺和机器设备适配,原来的丝网印刷机,smt贴片机和回流焊设备都可以应用。

自然,BGA也是有缺陷,主要是集成ic电焊焊接后需X射线检测,此外因为脚位呈球形栏栅状排序,需双层线路板走线,使线路板制造成本提升。

大部分半导体元器件的耐高温溫度为240~2600℃,针对BGA维修系统软件而言,加温溫度和匀称性的操纵十分关键。英国OK集团公司的暖风流回电焊焊接及维修系统软件BGA-3592-G/CSP-3502-G和日本国M.S.Engineering Co.,Ltd.的MS系列产品维修服务中心非常好的解决了这个问题。

文中以英国OK集团公司的暖风流回电焊焊接及维修系统软件BGA-3592-G 为例子,简要说明BGA的维修加工工艺:

线路板、集成ic加热的关键目地是将湿气除去,假如线路板和集成ic内的湿气不大(如集成ic刚拆开),这一步能够免去。

拆卸的集成ic如果不准备再次应用,并且PCB可承担高溫,拆卸集成ic可选用较高的溫度(较短的加温周期时间)。

清理焊层主要是将拆卸集成ic后留到PCB表层的助焊剂、助焊膏清除掉,务必应用符合规定的清洁剂。为了更好地确保BGA的电焊焊接可信性,一般不可以应用焊层上旧的残余助焊膏,务必祛除,除非是集成ic上再次产生BGA焊锡丝球。因为BGA集成ic体型小,非常是CSP或mBGA,集成ic容积更小,清理焊层较为艰难,因此 在维修CSP集成ic时,假如CSP周边室内空间不大,就需应用免清洗助焊剂。

在PCB上涂助焊膏针对BGA的维修結果有关键危害。根据采用与集成ic相符合的模版,能够很便捷地将助焊膏涂在电路板上。用OK集团公司的BGA-3592-G机器设备小型电子光学对中系统软件能够便捷地检测助焊膏是不是涂抹均匀。解决CSP集成ic,有3种助焊膏能够挑选:RMA助焊膏,非清理助焊膏,粉剂助焊膏。应用RMA助焊膏,流回時间可偏长些,应用非清理助焊膏,流回溫度应取的低些。

贴片式的关键目地是使BGA集成ic上的每一个焊锡丝球与PCB上每一个相匹配的点焊对正。因为BGA集成ic的点焊坐落于人眼不可以观察到的位置,因此 务必应用专业机器设备来对中。BGA-3592-G可开展精准的对中。

暖风回流焊炉是全部维修加工工艺的重要。在其中几个难题较为关键:

1、集成ic维修回流焊炉的曲线图理应与集成ic的初始电焊焊接曲线图贴近,暖风回流焊炉曲线图可分为四个区段:加热区,加温区,流回区,制冷区,四个区段的溫度、時间主要参数能够各自设置,根据与电子计算机联接,能够将这种程序流程储存和随时随地启用。

2、在回流焊炉全过程时要恰当挑选各个区的加温溫度和時间,另外应留意提温速率。一般在100℃之前,较大提温速率不超过6 ℃/s,100℃之后较大提温速率不超过3℃ /s,在制冷区,较大制冷速率不超过6℃/s。由于过高的提温速率和减温速率都很有可能毁坏PCB和集成ic,这类毁坏有时候是人眼不可以观查到的。不一样的集成ic,不一样的助焊膏,应挑选不一样的加温溫度和時间。如CBGA集成ic的流回溫度应高过PBGA的流回溫度,90Pb/10Sn应较63Sn/37Pb助焊膏采用高些的流回溫度。对免洗助焊膏,其特异性小于非免洗助焊膏,因而,电焊焊接溫度不适合过高,电焊焊接時间不适合太长,以避免焊锡丝颗粒物的空气氧化。

3、暖风回流焊炉中,PCB板的底端务必可以加温。加温有两个目地:防止因为PCB板单双面遇热而造成涨缩和形变;使助焊膏融化時间减少。对尺寸较大板维修BGA,底端加温特别是在关键。BGA-3592-G维修机器设备的底端加温方法有二种,一种是暖风加温,一种是红外线加温。暖风加温的优势是加温匀称,一般维修加工工艺提议选用这类加温。红外线加温的缺陷是PCB遇热不匀称。

4、要挑选好的暖风流回喷头。暖风流回喷头归属于非接触式加温,加温时借助高溫空气使BGA集成ic上各点焊的焊锡丝另外融化。英国OK集团公司最先创造发明这类喷头,它将BGA元器件密封性,确保在全部流回全过程中有平稳的溫度自然环境,另外可维护邻近元器件不被热对流暖空气加温毁坏(如图所示1所显示)。

在电子设备尤其是电脑上与通讯类电子设备的生产制造行业,半导体元器件向微微型化、智能化、翠绿色发展,各种各样封裝技术性层出不穷,BGA/CSP是现如今封裝技术性的流行。其优点取决于进一步变小半导体元器件的封裝规格,因此提升了密度高的贴片技术实力,十分合适电子设备轻、薄、短、小及作用多元化的发展前景。

为考虑快速提高的对BGA封装技术性线路板拼装要求和经营者对油墨印刷、对中贴片式和电焊焊接全过程线性度的规定,提升BGA的拼装电焊焊接及维修品质,需挑选更安全性、更快、更方便快捷的拼装与维修机器设备及加工工艺。

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