BGA的全稱是Ball Grid Array（球柵陣列結(jié)構(gòu)的PCB），它是集成電路采用有機(jī)載板的一種封裝法。它具有：

①封裝面積減少；②功能加大，引腳數(shù)目增多；③PCB板溶焊時能自我居中，易上錫；④可靠性高；⑤電性能好，整體成本低等特點(diǎn)。有BGA的PCB板一般小孔較多，大多數(shù)客戶BGA下過孔設(shè)計(jì)為成品孔直徑8~12mil，BGA處表面貼到孔的距離以規(guī)格為31.5mil為例，一般不小于10.5mil。BGA下過孔需塞孔，BGA焊盤不允許上油墨，BGA焊盤上不鉆孔。

多數(shù)半導(dǎo)體器件的耐熱溫度為240℃～300℃，對于BGA返修系統(tǒng)來說，加熱溫度和均勻性的控制顯得非常重要。BGA芯片焊接工藝步驟如下：

1、PCB電路、BGA預(yù)熱：

電路板、芯片預(yù)熱的主要目的是將潮氣去除以免PCB起泡和芯片爆，如果電路板和BGA內(nèi)的潮氣很小（如芯片剛拆封），這一步可以免除。

2、拆除BGA：

拆除的BGA如果不打算重新使用，而且PCB可承受高溫，拆除BGA可采用較高的溫度（較短的加熱周期），主板上BGA取下來后，至少要等一分鐘才能么BGA返修臺上拿下來，不然PCB板會變形。

3、清潔焊盤：

清潔焊盤主要是將拆除BGA芯片后留在PCB表面的焊錫膏清理掉，必須使用符合要求的清洗劑。為了保證BGA焊料可靠性，一般不能使用焊盤上的殘留焊膏，必須將舊的焊膏清除掉，除非BGA上重新形成BGA焊料球。由于BGA體積小，特別是CSP（或μBGA體積更小，清潔焊盤比較困難，所以在返修CSP時，如果CSP的周圍空間很小，就需使用免清洗助焊劑，為保讓返修的BGA的焊接可靠性，PCB上的BGA焊接位置必須盡可能的平。

4、涂焊膏、助焊劑：

這準(zhǔn)備好的PCB板上涂上助焊膏，這個工序要特別注意，涂均勻。

在PCB上涂焊膏對于BGA的返修結(jié)果有重要影響。通過選取用與BGA相符的模板，可很方便地將焊膏涂在電路板上。對于CSP，有3種焊膏可以先選：助焊膏，免清焊膏和水溶性焊膏。使用助焊膏，回流時間可略長些，使用免清洗焊膏，回流溫度應(yīng)選的低些。

（1） 貼裝：貼裝的主要目的是使BGA上的每個焊料與PCB上的焊盤對準(zhǔn)。必須使用專門的設(shè)備來對中。                                

（2）熱風(fēng)回流焊：熱風(fēng)回流焊是整個返修工藝的關(guān)鍵。

A、 BGA返修回流焊的曲線應(yīng)當(dāng)與BGA的原始焊接曲線接近，熱風(fēng)回流焊曲線分成六個區(qū)間：預(yù)熱區(qū)、保溫、升溫、焊接1、焊接2和冷卻區(qū)，六個區(qū)間的溫度、時間參數(shù)可以分別設(shè)定，通過計(jì)算機(jī)連接，可以將這些程序存儲和隨時調(diào)用。

B、在回流焊接過程中要正確選擇各區(qū)的加熱溫度和時間，同時應(yīng)注意升溫的速度。一般，在100℃以前，最大的升溫速度不超過10℃/s，100℃以后最大溫速度不超過5℃/s，在冷卻區(qū)，最大的冷卻速度不超過6℃/s，因?yàn)檫^高的升溫速度和降溫速度都可能損壞PCB和BGA，這種損壞有時是肉眼不能觀察到的。不同的BGA，不同的焊膏，應(yīng)選擇不同的加熱溫度和時間。如CBGA BGA的同流溫度應(yīng)高于PBGA的回流溫度，90pb/10Sn，應(yīng)該63 Sn/37 pb焊膏選用更高的回流溫度。對免洗焊膏，其活性低于非免洗焊膏，因此，焊接溫度不宜過高，焊接時間不宜過長，以防止焊料顆粒的氧化。

C、熱風(fēng)回流焊中，PCB板的底部必須能夠加熱。這種加熱的目的有二個：避免由于PCB板的單面受熱而產(chǎn)生翹曲和變形；使焊膏熔化的時間縮短。對于尺寸板的BGA返修，這種底部加熱尤其重要。BGA返修設(shè)備的底部加熱方式有兩種，一種是熱風(fēng)加熱，一種是紅外加熱。熱風(fēng)加熱的優(yōu)點(diǎn)是加熱均勻，一般返修工藝建議采用這種加熱。紅外加熱的缺點(diǎn)是PCB受熱不均勻。

D、要選擇好的熱風(fēng)回流吸嘴。熱風(fēng)回流噴嘴屬于非接觸式加熱，加熱時依靠高溫空氣對流使BGA上的各焊點(diǎn)的焊料同時熔化。保證在整個回流過程中有穩(wěn)定的溫度環(huán)境，同時可保護(hù)相鄰件不被對流熱空氣回?zé)釗p壞。

焊接完畢！整套工序完成！           

工藝簡介

普通返修

普通SMD返修系統(tǒng)的原理：采用紅外加溫或熱風(fēng)流加溫系統(tǒng)使均勻的溫度聚集到表面組裝器件（SMD）的引腳和焊盤上，使焊點(diǎn)融化或使焊膏回流，以完成拆卸和焊接功能。

不同返修系統(tǒng)的相異之處主要在于加熱源不同，或熱氣流方式不同，有的噴嘴使熱風(fēng)在SMD的上方。從保護(hù)器件的角度考慮，應(yīng)選擇到達(dá)PCB板溫度均勻的多溫區(qū)加熱系統(tǒng)較好，為防止PCB翹曲還要選擇具有對PCB進(jìn)行預(yù)熱功能的返修系統(tǒng)。

BGA返修

使用dt-f630D進(jìn)行BGA的返修步驟：

1、操作前的常識

多數(shù)半導(dǎo)體器件的耐熱溫度為240℃～300℃，對于BGA返修系統(tǒng)來說，加熱溫度和均勻性的控制顯得非常重要。

2、PCB電路板、BGA預(yù)熱：

PCB電路板、芯片預(yù)熱的主要目的是將潮氣去除以免引起PCB起泡和芯片爆損壞，如果電路板和BGA內(nèi)的潮氣很小（如芯片剛拆封），這一步可以免除。

3、拆除BGA：

 拆除BGA的工具最好的還是使用BGA返修系統(tǒng),當(dāng)然也可以根據(jù)自己的需要選擇專用設(shè)備進(jìn)行拆除;拆除的BGA如果不打算重新使用，而且PCB可承受高溫，拆除BGA可采用較高的溫度（較短的加熱周期），主板上BGA取下來后，至少要等一分鐘才能從BGA返修臺上拿下來，不然PCB板會變形。BGA如果需要重新植球使用,務(wù)必采用BGA芯片的回流曲線程序進(jìn)行加熱處理進(jìn)行拆除。

 4、清潔焊盤：

清潔焊盤主要是將拆除BGA芯片后留在PCB表面的焊錫膏清理掉，必須使用符合要求的清洗劑。為了保證BGA焊料可靠性，一般不能使用焊盤上的殘留焊膏，必須將舊的焊膏清除掉，除非BGA上重新形成BGA焊料球。由于BGA體積小，特別是CSP（或μBGA體積更小，清潔焊盤比較困難，所以在返修CSP時，如果CSP的周圍空間很小，就需使用免清洗助焊劑，為保讓返修的BGA的焊接可靠性，PCB上的BGA焊接位置必須盡可能的平。

把用烙鐵將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(jìn)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。

5：印刷焊膏,涂焊膏、助焊劑

因?yàn)楸砻娼M裝板上已經(jīng)裝有其他元器件，因此必須采用BGA專用小模板，模板厚度與開口尺寸要根據(jù)球徑和球距確定，印刷完畢后必須檢查印刷質(zhì)量，如不合格，必須將PCB清洗干凈并涼干后重新印刷。對于球距為0.4mm以下的CSP，可以不印焊膏，因此不需要加工返修用的模板，直接在PCB的焊盤上涂刷膏狀助焊劑。需要拆元件的PCB放到焊爐里，按下再流焊鍵，等機(jī)器按設(shè)定的程式走完，在溫度最高時按下進(jìn)出鍵，用真空吸筆取下要拆下的元件，PCB板冷卻即可。

一般情況下,焊膏的作用主要是使BGA的錫球跟PCB板的觸點(diǎn)良好的連接,因?yàn)槲覀冏龅氖荁GA返修處理,PCB板已經(jīng)在我們除錫的工藝上進(jìn)行了一次處理,印刷焊膏這一步驟就可以減掉,而直接使用BGA焊接專用的助焊膏解決:

涂焊膏、助焊劑在準(zhǔn)備好的PCB板上涂上助焊膏，這個工序要特別注意，涂均勻。

在PCB上涂焊膏對于BGA的返修結(jié)果有重要影響。通過選取用與BGA相符的模板，可很方便地將焊膏涂在電路板上。對于CSP，有3種焊膏可以先選：助焊膏，免清焊膏和水溶性焊膏。使用助焊膏，回流時間可略長些，使用免清洗焊膏，回流溫度應(yīng)選的低些。

6：貼裝BGA

拆下的BGA器件一般情況可以重復(fù)使用，但必須進(jìn)行植球處理后才能使用。貼裝BGA器件的步驟如下：

A、將印好焊膏的表面組裝板放在工作臺上

B、貼裝的主要目的是使BGA上的每個焊料與PCB上的焊盤對準(zhǔn)。必須使用專門的設(shè)備來對中。

C、選擇適當(dāng)?shù)奈欤蜷_真空泵。將BGA器件吸起來，BGA器件底部與PCB焊盤完全重合后將吸嘴向下移動，把BGA器件貼裝到PCB上，然后關(guān)閉真空泵。

8：再流焊接

A、設(shè)置焊接溫度可根據(jù)器件的尺寸，PCB的厚度等具體情況設(shè)置，BGA返修回流焊的曲線應(yīng)當(dāng)與BGA的原始焊接曲線接近，熱風(fēng)回流焊曲線分成六個區(qū)間：預(yù)熱區(qū)、保溫、升溫、焊接1、焊接2和冷卻區(qū)，六個區(qū)間的溫度、時間參數(shù)可以分別設(shè)定，通過計(jì)算機(jī)連接，可以將這些程序存儲和隨時調(diào)用。

B、在回流焊接過程中要正確選擇各區(qū)的加熱溫度和時間，同時應(yīng)注意升溫的速度。一般，在100℃以前，最大的升溫速度不超過10℃/s，100℃以后最大溫速度不超過5℃/s，在冷卻區(qū)，最大的冷卻速度不超過6℃/s，因?yàn)檫^高的升溫速度和降溫速度都可能損壞PCB和BGA，這種損壞有時是肉眼不能觀察到的。不同的BGA，不同的焊膏，應(yīng)選擇不同的加熱溫度和時間。如CBGA BGA的同流溫度應(yīng)高于PBGA的回流溫度，90pb/10Sn，應(yīng)該63 Sn/37 pb焊膏選用更高的回流溫度。對免洗焊膏，其活性低于非免洗焊膏，因此，焊接溫度不宜過高，焊接時間不宜過長，以防止焊料顆粒的氧化。

C、熱風(fēng)回流焊中，PCB板的底部必須能夠加熱。這種加熱的目的有二個：避免由于PCB板的單面受熱而產(chǎn)生翹曲和變形；使焊膏熔化的時間縮短。對于尺寸板的BGA返修，這種底部加熱尤其重要。BGA返修設(shè)備的底部加熱方式有兩種，一種是熱風(fēng)加熱，一種是紅外加熱。熱風(fēng)加熱的優(yōu)點(diǎn)是加熱均勻，一般返修工藝建議采用這種加熱。紅外加熱的缺點(diǎn)是PCB受熱不均勻。

D、要選擇好的熱風(fēng)回流吸嘴。熱風(fēng)回流噴嘴屬于非接觸式加熱，加熱時依靠高溫空氣對流使BGA上的各焊點(diǎn)的焊料同時熔化。保證在整個回流過程中有穩(wěn)定的溫度環(huán)境，同時可保護(hù)相鄰件不被對流熱空氣回?zé)釗p壞。

9、檢驗(yàn)

BGA的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)需要X光或超聲波檢查設(shè)備，在沒有檢查設(shè)備的的情況下，可通過功能測試判斷焊接質(zhì)量，也可憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢查。

把焊好的BGA的表面組裝板舉起來，對光平視BGA四周，觀察是否透光、BGA四周與PCB之間的距離是否一致、觀察焊膏是否完全融化、焊球的形狀是否端正、焊球塌陷程度等。

如果不透光，說明有橋接或焊球之間有焊料球；

如果焊球形狀不端正，有歪扭現(xiàn)象，說明溫度不夠，焊接不充分，焊料再流動時沒有充分的發(fā)揮自定位效應(yīng)的作用；

焊球塌陷程度：塌陷程度與焊接溫度、焊膏量、焊盤大小有關(guān)。在焊盤設(shè)計(jì)合理的情況下，再流焊后BGA底部與PCB之間距離比焊前塌陷1/5-1/3屬于正常。如果焊球塌陷太大，說明溫度過高，容易發(fā)生橋接。

如果BGA四周與PCB之間的距離是不一致說明四周溫度不均勻。

植球工藝

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(jìn)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(yīng)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(yīng)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(jù)球徑和球距確定，印刷完畢必須檢查印刷質(zhì)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，與目前再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(yīng)選擇與BGA器件焊球相同直徑的焊球；如果使用焊膏，應(yīng)選擇比BGA器件焊球直徑小一些的焊球。

4、植球

（A）采用植球器法

如果有植球器，選擇一塊與BGA焊盤匹配的模板，模板的開口尺寸應(yīng)比焊球直徑大0.05--0.1mm，將焊球均勻地撒在模板上，搖晃植球器，把多馀的焊球從模板上滾到植球器的焊球收集槽中，使模板表面恰好每個漏孔中保留一個焊球。

把植球器放置在工作臺上，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(jìn)行對準(zhǔn)，將吸嘴向下移動，把BGA器件貼裝到植球器模板表面的焊球上，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(yīng)的焊盤上。用鑷子夾住BGA器件的外邊框，關(guān)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(bǔ)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(zhǔn)備一塊BGA焊盤匹配的模板，模板的開口尺寸應(yīng)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(zhǔn)。將焊球均勻的撒在模板上，把多馀的焊球用鑷子撥（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(bǔ)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(jìn)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(yīng)將BGA器件清洗干凈，并盡快進(jìn)行貼裝和焊接，以防焊球氧化和器件受潮。