BGA返修臺工作原理
熱風式的BGA返修臺工作原理是采用熱氣流聚集到表面組裝器件(BGA)的引腳和焊盤上,使焊點融化或使焊膏回流,以完成拆卸或焊接功能。拆卸同時使用一個裝有彈簧和橡皮吸嘴的真空機械裝置,當全部焊點熔化時將BGA輕輕吸起來。熱風BGA返修系統(tǒng)的熱氣流是通過可更換的各種不同規(guī)格尺寸熱風噴嘴來實現的。由于熱氣流是從加熱頭四周出來的,因此不會損壞BGA以及基板或周圍的元器件,可以比較容易地拆卸或焊接BGA。
不同的返修系統(tǒng)的相異之處主要在于加熱源或熱氣流方式不同。有的噴嘴使熱風在SMD器件的四周和底部流動,有一些噴嘴只將熱風噴在SMD的上方。從保護器件的角度考慮,應選擇氣流在BGA器件的四周和底部流動比較好,為防止PCB翹曲還要選擇具有對PCB底部進行預熱功能的返修系統(tǒng)。由于BGA的焊點在器件底部,是看不見的,因此重新焊接BGA時要求返修系統(tǒng)配有分光視覺系統(tǒng)(或稱為底部反射光學系統(tǒng)),以保證貼裝BGA時精確對中。例DT-F6系列、3系列BGA焊接和解焊設備都帶有分光視覺系統(tǒng)。
BGA返修步驟
BGA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)的工作臺上。
(2)選擇與器件尺寸相匹配的四方形熱風噴嘴,并將熱風噴嘴安裝在上加熱器的連接桿上,要注意安裝平穩(wěn)。
(3)將熱風噴嘴扣在器件上,要注意器件四周的距離均勻,如果器件周圍有影響熱風噴嘴操作的元件,應先將這些元件拆卸,待返修完畢再焊上將其復位。
(4)選擇適合吸著需要拆卸器件的吸盤(吸嘴),調節(jié)吸取器件的真空負壓吸管裝置高度,降吸盤接觸器件的頂面,打開真空泵開關。
(5)設置拆卸溫度曲線,要注意必須根據器件的尺寸、PCB的厚度等具體情況設置拆卸溫度曲線,BGA的拆卸溫度。
(6)打開加熱電源,調整熱風量。
(7)當焊錫完全融化時,器件被真空吸管吸取。
(8)向上抬起熱風噴嘴,關閉真空泵開關,接住被拆卸的器件。
2、去除PCB焊盤上的殘留焊錫并清洗這一區(qū)域。
(1)用烙鐵將PCB焊盤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行清理,操作時注意不要損壞焊盤和阻焊膜。
(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對潮氣敏感,因此在組裝之前要檢查器件是否受潮,對受潮的器件進行去潮處理。
(1)去潮處理,在貼裝前需對器件進行去潮處理。去潮的方法可采用電熱鼓風干燥箱,在125±℃下烘烤12-20h。
(2)去潮處理注意事項:
(a、應把器件碼放在耐高溫(大于150℃)防靜電塑料托盤中進行烘烤。
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、植球
(1)去處BGA底部焊盤上的殘留焊錫并清洗
用烙鐵將PCB焊盤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行清理,操作時注意不要損壞焊盤和阻焊膜。
用專用清洗劑將助焊劑殘留物清洗干凈。
(2)在BGA底部焊盤上印刷助焊劑
一般情況采用高沾度的助焊劑,起到粘接和助焊作用,應保證印刷后助焊劑圖形清晰、不漫流。有時也可以采用焊膏代替,采用焊膏時焊膏的金屬組分應與焊球的金屬組分相匹配。
印刷時采用BGA專用小模板,模板厚度與開口尺寸要根據球徑和球距確定,印刷完畢必須檢查印刷質量,如不合格,必須清洗后重新印刷。
(3)選擇焊球
選擇焊球時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,與目前回流焊使用的材料是一致的,因此必須選擇與BGA器件焊球材料一致的焊球。
焊球尺寸的選擇也很重要,如果使用高粘度助焊劑,應選擇與BGA器件焊球相同直徑的焊球;如果使用焊膏,應選擇比BGA器件焊球直徑小一些的焊球。
(4)植球
A、采用植珠臺法
如果有植珠臺,選擇一塊與BGA焊盤匹配的模板,模板的開口尺寸應比焊球直徑大0.05--0.1mm,將焊球均勻地撒在模板上,搖晃植珠臺,把多余的焊球從模板上滾到植珠臺的焊球收集槽中,使模板表面恰好每個漏孔中保留一個焊球。
把植珠臺放置在工作臺上,把印好助焊劑或焊膏的BGA器件吸在吸嘴上,按照貼裝BGA的方法進行對準,將吸嘴向下移動,把BGA器件貼裝到植珠臺模板表面的焊球上,然后將BGA器件吸起來,借助助焊劑或焊膏的黏性將焊球粘在BGA器件相應的焊盤上。用鑷子夾住BGA器件的外邊框,關閉真空泵,將BGA器件的焊球面向上放置在工作臺上,檢查有無缺少焊球的地方,若有,用鑷子補齊。
B、采用模板法
把印好助焊劑或焊膏的BGA器件放置在工作臺上,助焊劑或焊膏面向上。準備一塊BGA焊盤匹配的模板,模板的開口尺寸應比焊球直徑大0.05~0.1㎜,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,在顯微鏡下對準。將焊球均勻的撒在模板上,把多余的焊球用鑷子撥(取)下來,使模板表面恰好每個漏孔中保留一個焊球。移開模板,檢查并補齊。
C、手工貼裝
把印好助焊劑或焊膏的BGA器件放置在工作臺上,助焊劑或焊膏面向上。如同貼片一樣用鑷子或吸筆將焊球逐個放好。
D、刷適量焊膏法
加工模板時,將模板厚度加厚,并略放大模板的開口尺寸,將焊膏直接印刷在BGA的焊盤上。由于表面張力的作用,再流焊后形成焊料球。
5、再流焊接
進行再流焊處理,焊球就固定在BGA器件上了。
6、焊接后
完成植球工藝后,應將BGA器件清洗干凈,并盡快進行貼裝和焊接,以防焊球氧化和器件受潮。
5、BGA貼裝 BGA器件一般情況可以重復使用,但必須進行置球處理后才能使用(見13.3BGA置球工藝介紹)。
BGA貼裝器件的步驟如下:
(1)將印好焊膏的表面組裝板安放在BGA返修系統(tǒng)的工作臺上。
(2)選擇適當的吸嘴,打開真空泵。將BGA器件吸起來,用攝像機頂部光源照PCB上印好焊膏的BGA焊盤,調節(jié)焦距使監(jiān)視器顯示的圖像最清晰,然后拉出BGA專用的反射光源,照BGA器件底部并使圖像最清晰,然后調整工作臺的X、Y、9(角度)旋鈕,使BGA器件底部圖像與PCB焊盤圖像完全重合,大尺寸的BGA器件可采用裂像功能。
(3)BGA器件底部圖像與PCB焊盤圖像完全重合后將吸嘴向下移動,把BGA器件貼裝到PCB上,然后關閉真空泵。
6、再流焊接
(1)設置焊接溫度曲線。根據器件的尺寸、PCB的厚度等具體情況設置焊接溫度曲線,為避免損壞BGA器件,預熱溫度控制在100-125℃,升溫速率和溫度保持時間都很關鍵,升溫速率控制在2-5℃/s, BGA的焊接溫度與傳統(tǒng)的SMD相比其設置溫度要高15℃左右,PCB底部預熱溫度控制在165℃左右。
(2)選擇與器件尺寸相匹配的四方形熱風噴嘴,并將熱風噴嘴安裝在上加熱器的連接桿上,要注意安裝平穩(wěn)。
(3)將熱風噴嘴扣在BGA器件上,要注意器件四周的距離均勻;
(4)打開加熱電源,開始焊接。
(5)焊接完畢,向上抬起熱風噴嘴,取下PCB板。
7、檢驗BGA焊接質量檢驗需要X光或超聲波檢查設備,在沒有檢查設備的情況下,可通過功能測試判斷焊接質量,還可以把焊好BGA的表面組裝板舉起來,對光平視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,以經驗來判斷焊接效果。