BGA(Ball Grid Array球栅阵列封装)应用已经进入了大规模实用化阶段,无论消费类电子、医疗安全产品还是航天军工电子,都有着广泛的应用,随之而来的是日益增加的BGA元件的返修种类和数量。BGA返修主要有下述几个步骤:准备、拆卸、植球、焊接和检测。之前在《浅谈BGA器件的返修流程(上)》讲解了BGA器件返修的前两步流程,下面为大家讲解剩下的几步。
三、植球
经过拆卸的BGA器件一般情况下可以重复使用,但由于拆卸后BGA底部的焊球被不同程度的破坏,因此必须进行植球处理后才能使用。
1、锡球和辅料的选择
植球使用的辅料选择很重要,目前主要使用的焊锡膏和助焊膏,使用助焊膏时,置完球的芯片加热过程中,在热风的工作站环境下锡球往往容易连桥,所以推荐选用锡膏来进行植球。
而锡球则根据芯片的datasheet来进行选择,成份上主要有无铅305、有铅63/37和CBGA用到的90Pb/10Sn等几种,大小主要有0.3、0.4、0.5、0.6和0.7mm几种。需要注意的是在选择锡膏工艺时,锡膏的成份要与锡球的成份一致,而且在锡球大小的选择上,要比原始芯片的直径小一些,这样锡球和锡膏重新融合成锡球后会最接近于原始芯片的大小。
2、植球的几种常用方法
根据植球工具和材料的不同,植球的方法也不相同,但工艺流程是相同的。即印刷焊膏--置球—加热。植球方法的区别在于第二步的置球。目前比较通用的置球方式有三种:多用途植球器、专用植球器、万能植球器。这三种植球方法,各有优缺点。不管采用哪种植球方法,后续的工作都要放到一个托板上,进行回流焊接。焊接时BGA器件的锡球面向上,需要注意的是热风量调到最小,以免把锡球吹移位,温度设定也比实际焊接温度要低一些,同时适时观察锡球熔化的状态,融融状态下持续十几秒就要停止加热,减少对芯片的热冲击。
四、焊接
1、焊接辅料的选择
无论是焊接新BGA还是植球后的BGA,对辅料的选择都是很严格的。焊接辅料主要有助焊膏和焊锡膏两种。两种辅料各有特点,助焊膏方式不需要制作钢网,涂覆简单快捷,维修速度快,但稳定性差,尤其对于大尺寸BGA容易产生开路等缺陷;而焊锡膏方式需要制作钢网,对印刷要求一定的技巧,但可以有效地补偿加热过程中由于PCB变形产生的翘曲,有效防止开路的产生,改善焊接效果,得到比用助焊膏焊接更好的效果。
对于CBGA,由于锡球是高温的90Pb/10Sn,熔点为302℃,焊接过程不熔化,故返修过程必须涂覆焊锡膏。通过对实际焊接过程的分析及对焊接结果的观察统计,在PCB上涂覆焊锡膏具有稳定性高,减少焊接缺陷,补偿PCB热变形等助焊膏不具备的优点,所以在实际焊接过程中,给出如下建议:
1)在BGA尺寸大于15mm*15mm时和BGA是CBGA封装条件下,必须使用焊锡膏作为焊接辅料;
2)在BGA尺寸小于15mm*15mm,且PCB厚度大于等于1.6mm时,如果对维修速度要求较高,可以考虑使用助焊膏。
2、BGA焊接的流程:印刷锡膏-视觉对中-回流
五、检测
由于BGA焊点是不可见焊点,所以除了电性能测试外,主要应用X射线检测。X射线透视图可显示焊接厚度、形状及质量的密度分布。厚度与形状不仅是反映长期结构质量的指标,在测定开路、冷焊、短路缺陷及焊接不足方面,也是很好的指标。
目前BGA的生产制程也很稳定,每家公司也都在提高工艺水平加强管理,BGA缺陷率也在逐步降低,但百密也有一疏,不可能完全杜绝BGA返修。所以每家公司适当地培训返修技术人员,采用恰当的返修设备,了解BGA返修的关键工序,并且不断总结返修的经验,优化返修的制程,改进返修工艺,这些都有助于实现稳定、有效的返修。