BGA元器件及其返修工藝

1、bga元器件及其返修工藝 概述 .kc q$eng 隨著電子產(chǎn)品向小型化、便攜化、網(wǎng)絡(luò)化和高性能方向的發(fā)展，對電路組裝技術(shù)和引線數(shù)提出了更高的要求，芯片的體積越來越小，芯片的管腳越來越多，給生產(chǎn)和返修帶來了困難。原來中廣泛使用的（四邊扁平封裝），封裝間距的極限尺寸停留在，這種間距其引線容易彎曲、變形或折斷，相應(yīng)地對組裝工藝、設(shè)備精度、焊接材料提出嚴(yán)格的要求，即使如此，組裝窄間距細(xì)引線的，缺陷率仍相當(dāng)高，最高可達，使大范圍應(yīng)用受到制約。近年出現(xiàn)的（ 球柵陣列封裝器件），由于芯片的管腳不是分布在芯片的周圍而是分布在封裝的底面，實際是將封裝外殼基板原四面引出的引腳變成以面陣布局的凸點引腳，這就可以容

2、納更多的數(shù)，且可以較大的引腳間距如、代替的、，很容易使用與上的布線引腳焊接互連，因此不僅可以使芯片在與相同的封裝尺寸下保持更多的封裝容量，又使引腳間距較大，從而大大提高了組裝的成品率，缺陷率僅為，方便了生產(chǎn)和返修，因而元器件在電子產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域獲得了廣泛使用。 qat e 隨著引腳數(shù)增加，對于精細(xì)引腳在裝配過程中出現(xiàn)的橋連、漏焊、缺焊等缺陷，利用手工工具很難進行修理，需用專門的返修設(shè)備并根據(jù)一定的返修工藝來完成。 |mhz49mb 元器件的種類與特性 ldfdbd 元器件的種類 vl?6-#y? 按封裝材料的不同，元件 主要有以下幾種： g0snca （ 塑料封裝的） 5qbl_ * （ 陶瓷封

3、裝的）9w|oc2 陶瓷柱狀封裝的 fsud （ 載帶狀封裝的） idk(dc （ 或） =sy=c 是目前使用較多的，它使用成分的焊錫球，焊錫的溶化溫度約為 u(_=e2e l#h)=+ 表1 pbga芯片拆封后必須使用的期限 9m bgppnh fscl 敏感性等級 芯片拆封后置放環(huán)境條件 拆封后必須使用的期限 :6ti 1級 = 30 c , 90% rh 無限制 y. f2fm 2級 = 30 c , 60% rh 1年 ds gt vm4 3級 = 30 c , 60% rh 168小時 gdxq9 *#61 4級 = 30 c , 60% rh 72小時 drxkg 5級 = 30

4、 c , 60% rh 24小時 /11gi2x/b *- p|mjf &q6yf 焊球的成分為 它與連接處的焊錫成分仍為 的焊錫球高度較高，因此它的焊錫溶化溫度較高，較不容易吸潮，且封裝的更牢靠。芯片底部焊點直徑要比上的焊盤大，拆除芯片后，焊錫不會粘在的焊盤上，見表。 4!kv 4i+ e1 表2 pbga與cbga焊接錫球的區(qū)別 jbq:kz-pt u9y 特性 pbga cbga ?9 bk=te 焊錫球成分 63sn/37pb 90pb/10sn !+_j(cwf x 焊錫球溶化溫度 183c 302c s)dczq2y 溶化前焊錫球直徑 0.75毫米 0.88毫米 rz$ hcd3

5、溶化后焊錫球直徑 0.4-0.5毫米 0.88毫米 a.ujk,w :9 pz w_l. : 的焊錫柱直徑為毫米，柱高度為毫米，焊錫柱間距一般為毫米，焊錫柱的成分是。 53du8* 的焊錫球直徑為毫米，球間距為毫米。與相比，對環(huán)境溫度要求控制嚴(yán)格，因芯片受熱時，熱張力集中在個角，焊接時容易有缺陷。 .h cf*v 芯片的封裝尺寸僅略大于裸芯片尺寸不超過，這是與的主要區(qū)別。 較，除了體積小之外，還有更短的導(dǎo)電通路、更低的電抗性，更容易達到頻率為的范圍。 eauyc (nss!p 2.2 bga元器件的特性 8ze!v 組裝損壞率(ppm/管肢) 0.6 100 7 zv7wo 元件管腳間信號干擾

6、 1.0x 2.25x lhwpsziq bu()b kf 概括起來，和相比，的特性主要有以下幾點： 72knaqb 引線間距大（如，毫米），可容納的數(shù)目大（如毫米間距的 在毫米邊長的面積上可容納個 而毫米間距的在毫米邊長的面積上只容納 個）。 (pj_)- h 封裝可靠性高（不會損壞管腳），焊點缺陷率低（焊點），焊點牢固。 _wja$t2g 芯片的對中通常由操作人員用肉眼來觀察，當(dāng)管腳間距小于毫米時，對中與焊接十分困難。而芯片的腳間距較大，借助對中放大系統(tǒng)，對中與焊接都不困難。 ja mbi7 容易對大尺寸電路板加工絲網(wǎng)板。 t&lxtvg 管腳水平面同一性較容易保證 因為焊錫球在溶化以后可

7、以自動補償芯片與之間的平面誤差。 zra(7n 回流焊時，焊點之間的張力產(chǎn)生良好的自對中效果允許有的貼片精度誤差。 itis2t 有較好的電特性，由于引線短，導(dǎo)線的自感和導(dǎo)線間的互感很低，頻率特性好。 y zp;& 能與原有的貼裝工藝和設(shè)備兼容，原有的絲印機，貼片機和回流焊設(shè)備都可使用 kdeve8t 當(dāng)然，也有缺點，主要是芯片焊接后需射線檢驗，另外由于管腳呈球狀欄柵狀排列，需多層電路板布線，使電路板制造成本增加。 !1jp 返修工藝 tblr#bj 大多數(shù)半導(dǎo)體器件的耐熱溫度為，對于返修系統(tǒng)來說，加熱溫度和均勻性的控制顯得非常重要。美國集團的熱風(fēng)回流焊接及返修系統(tǒng)和 的系列返修工作站很好的解

8、決了這個問題。 mmgdll52l 本文以美國集團的熱風(fēng)回流焊接及返修系統(tǒng) 為例簡要說明的返修工藝： mn$x=xq 拆除芯片 :+;r 拆除的芯片如果不打算重新使用，而且可承受高溫，拆除芯片可采用較高的溫度（較短的加熱周期）。 lbf!ty 清潔焊盤 9kqxb!4 清潔焊盤主要是將拆除芯片后留在表面的助焊劑、焊錫膏清理掉，必須使用符合要求的清洗劑。為了保證的焊接可靠性，一般不能使用焊盤上舊的殘留焊錫膏，必須將舊的焊錫膏清除掉，除非芯片上重新形成焊錫球。由于芯片體積小，特別是（ 或），芯片體積更小，清潔焊盤比較困難，所以在返修芯片時，如果的周圍空間很小，就需使用免清洗焊劑。 kkr!0n2

9、涂焊錫膏，助焊劑 8a(d2, 在上涂焊錫膏對于的返修結(jié)果有重要影響。通過選用與芯片相符的模板，可以很方便地將焊錫膏涂在電路板上。用集團的設(shè)備微型光學(xué)對中系統(tǒng)可以方便地檢驗焊錫膏是否涂的均勻。處理芯片，有種焊錫膏可以選擇：焊錫膏，非清洗焊錫膏，水劑焊錫膏。使用焊錫膏，回流時間可略長些，使用非清洗焊錫膏，回流溫度應(yīng)選的低些。 tu2dclrj 貼片 tt1!o: 貼片的主要目的是使芯片上的每一個焊錫球與上每一個對應(yīng)的焊點對正。由于芯片的焊點位于肉眼不能觀測到的部位，所以必須使用專門的設(shè)備來對中?？蛇M行精確的對中。 tx%rrjxau 熱風(fēng)回流焊 i,),he.aex 熱風(fēng)回流焊是整個返修工藝的關(guān)

10、鍵。其中，有幾個問題比較重要： tb7d* y ）芯片返修回流焊的曲線應(yīng)當(dāng)與芯片的原始焊接曲線接近，熱風(fēng)回流焊曲線可分成四個區(qū)間：預(yù)熱區(qū)，加熱區(qū)，回流區(qū)，冷卻區(qū)，四個區(qū)間的溫度，時間參數(shù)可以分別設(shè)定，通過與計算機連接，可以將這些程序存儲和隨時調(diào)用。 ndkw e ）在回流焊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，在以前，最大的升溫速度不超過 秒，以后最大的升溫速度不超過 秒， 在冷卻區(qū)，最大的冷卻速度不超過秒。因為過高的升溫速度和降溫速度都可能損壞和芯片，這種損壞有時是肉眼不能觀察到的。不同的芯片，不同的焊錫膏，應(yīng)選擇不同的加熱溫度和時間。如芯片的回流溫度應(yīng)高于的回流

11、溫度，應(yīng)較焊錫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，以防止焊錫顆粒的氧化。 ）熱風(fēng)回流焊中，板的底部必須能夠加熱。這種加熱的目的有二個：避免由于板的單面受熱而產(chǎn)生翹曲和變形；使焊錫膏溶化的時間縮短。對大尺寸板返修，這種底部加熱尤其重要。返修設(shè)備的底部加熱方式有種，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。紅外加熱的缺點是受熱不均勻。 m k6ay ）要選擇好的熱風(fēng)回流噴嘴。熱風(fēng)回流噴嘴屬于非接觸式加熱，加熱時依靠高溫空氣流使芯片上的各焊點的焊錫同時溶化。美國集團首先發(fā)明這種噴嘴，它將元件密封，保證在整個回流過程中有穩(wěn)定的溫度環(huán)境，同時可保護相鄰元件不被對流熱空氣加熱損壞（如圖所示）。 cxs4qe hcqq*w 圖1 ok集團的熱風(fēng)回流噴嘴 xs-$_d9b skee14x /ytp,b 結(jié)束語 |f v7tp 在電子產(chǎn)品尤其是電腦與通信類電子產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域，元器件向微小型化、多功能化、綠色化發(fā)展，各式封裝技術(shù)不