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BGA焊接有什么方法技巧 ?

日期:2019-10-08 04:15

  BGA焊接有什么方法技巧 ?在SMT芯片加工中,经常需要对BGA进行返工。然而,BGA元件的修复并不是一件简单的事情,因此有必要掌握BGA焊接的某些方法和技术。

  对于BGA的焊接和拆卸,它是最好使用特殊的BGA返修台。如果没有条件,BGA可以用热风枪或烙铁焊接。焊接效率不是很好。

  当BGA进行芯片焊接时,需要调整位置以确保芯片位于上下出风口之间。通过夹子将PCB夹在两端,用手固定主板,不要摇晃接触主板。

  在进行BGA焊接之前,应先对主板进行全面预热,这样可有效保证主板在加热过程中不会变形,并可为后续加热提供温度补偿。

  关于预热温度,应根据室温和PCB厚度灵活调整。例如,当冬季室温低时,可以适当地增加预热温度,并且在夏季应该相应地降低预热温度。

  如果PCB相对较薄,则还需要适当提高预热温度。具体温度取决于BGA返修台。

  调整一般方法:找到一块带有扁平未成型主板的PCB,并使用焊台进行曲线焊接。完成第四条曲线后,将焊台的温度测量线插入芯片和PCB之间。

  这两个温度是上述两种焊球的理论熔点,但此时芯片下部的焊球没有完全熔化。从维护的角落来看,理想的温度是大约235度无铅和大约200度的铅。

  焊接芯片时,使用小刷子在清洁的垫上涂抹薄薄的一层。尽可能地传播。不要刷太多,否则会影响焊接。

  注意,芯片应尽可能放在盒线的中心。微小的偏移不是太大的问题,因为焊球在熔化时会有一个自动返回过程,并且轻微的位置偏移将自动返回到正位置。

  6,在焊接过程中,我们不可避免的要接触到植锡球这个工作。一般来说植球需要如下工具:

  其中,0.6MM尺寸的焊球仅存在于MS99机芯的主芯片上,而0.25MM尺寸的焊球仅用于EMMC程序IC。

  由于我们使用的芯片的多功能性,除了DDR钢网之外,市场上几乎没有匹配的钢网与我们的芯片完全相同,所以我们只能使用万能钢网。

  一般我们使用0.5MM孔径,球间距为0.8MM的钢网和孔径为0.6MM且球距为0.8MM的钢网。

  1已拆除的芯片垫是用吸收的锡丝和松香处理,然后用洗涤水清洗,然后用风枪吹干。

  3将芯片放在钢丝网下面并放在球桌上。然后仔细调整钢网和模垫的位置,以确保准确对应。

  如果你发现刮擦后垫子上仍然有少量的锡球,你可以再次倒一点锡球继续刮擦,或者用镊子逐一填充焊球。

  6完成上述步骤后,取下气枪前面的通风孔,将气枪的温度调到360到370度之间,并将风速调节到很小的值。

  加热时注意焊球的颜色变化。当焊球被加热到明显的亮度,并且焊球清楚地排列时,它可以被停止。整个过程大约需要20-30秒。

  7冷却后,取下钢网。此时,我们会发现焊球已基本完成。剩下的工作是用洗涤水清洁芯片垫,并从一些空位中移除焊球。

  如果出现这种情况,在垫上涂一点助焊剂,用镊子将其放在焊球上。使用小型吹风机。

  最好使用带有数控温控器功能的热风枪,以便轻松掌握温度并去除风口的直接焊接。

  (1)认清BGA芯片放置之后应在芯片上面放适量助焊剂,既可防止干吹,又可帮助芯片底下的焊点均匀熔化,不会伤害旁边的元器件。 去掉热风枪前面的套头用大头,将热量开关一般调至3-4档,风速开关调至2-3档,在芯片上方约2.5cm处作螺旋状吹,直到芯片底下的锡珠完全熔解,用镊子轻轻托起整个芯片。

  (2)BGA芯片取下后,芯片的焊盘上和手机板上都有余锡,此时,在线路板上加上足量的助焊膏,用电烙铁将板上多余的焊锡去除,并且可适当上锡使线路板的每个焊脚都光滑圆润.吸锡的时候应特别小心,否则会刮掉焊盘上面的绿漆和焊盘脱落。做好准备工作。对于拆下的IC,建议不要将IC表面上的焊锡清除,只要不是过大,且不影响与植锡钢板配合即可,如果某处焊锡较大,可在BGAIC表面加上适量的助焊膏,用电烙铁将IC上的过大焊锡去除,然后用天那水洗净。

  (3)BGA-IC的固定。将IC对准植锡板的孔后(注意,如果使用的是那种一边孔大一边孔小的植锡板,大孔一边应该与IC紧贴),用标签贴纸将IC与植锡板贴牢,IC对准后,把植锡板用手或镊子按牢不动,然后另一只手刮浆上锡浆。如果锡浆太稀,吹焊时就容易沸腾导致成球困难,因此锡浆越干越好,只要不是干得发硬成块即可。如果太稀,可用餐巾纸压一压吸干一点。平时可挑一些锡浆放在锡浆瓶的内盖上,让它自然晾干一点。用平口刀挑适量锡浆到植锡板上,用力往下刮,边刮边压,使锡浆均匀地填充于植锡板的小孔中。

  (4)吹焊成球。将热风枪的风嘴去掉,将风量调至最小,将温度调至330--340度,也就是3-4档位。晃风嘴对着植锡板缓缓均匀加热,使锡浆慢慢熔化。当看见植锡板的个别小孔中已有锡球生成时,说明温度已经到位,这时应当抬高热风枪的风嘴,避免温度继续上升。过高的温度会使锡浆剧烈沸腾,造成植锡失败;严重的还会使IC过热损坏。

  (5)如果吹焊成球后,发现有些锡球大小不均匀,甚至有个别脚没植上锡,可先用裁纸刀沿着植锡板的表面将过大锡球的露出部分削平,再用刮刀将锡球过小和缺脚的小孔中上满锡浆,然后用热风枪再吹一次即可。如果锡球大小还不均匀的话,可重复上述操作直至理想状态。

  (6)再将植好锡球的BGA-IC按拆卸前的定位位置放到线路板上,同时,用手或镊子将IC前后左右移动并轻轻加压,这时可以感觉到两边焊脚的接触情况。因为两边的焊脚都是圆的,所以来回移动时如果对准了,IC有一种“爬到了坡顶”的感觉,对准后,因为事先在IC的脚上涂了一点助焊膏,有一定粘性,IC不会移动。如果IC对偏了,要重新定位。BGA-IC定好位后,就可以焊接了。

  (7)和植锡球时一样,把热风枪的风嘴去掉,调节至合适的风量和温度,让风嘴的中央对准IC的中央位置,缓慢加热。当看到IC往下一沉且四周有助焊膏溢出时,说明锡球已和线路板上的焊点熔合在一起。这时可以轻轻晃动热风枪使加热均匀充分,由于表面张力的作用,BGA-IC与线路板的焊点之间会自动对准定位,注意在加热过程中切勿用力按住BGA-IC,否则会使焊锡外溢,极易造成脱脚和短路。焊接完成后用天那水将板洗干净即可。

  (8)为了防止焊上BGA-IC时线路板原起泡处又受高温隆起,我们可以在安装IC时,在线路板的反面垫上一块吸足水的海绵,这样就可避免线路板温度过高。

  BGA的体积越来越小,维修的难度也将会增加,在BGA焊接时,需要不断的实践操作改进,采用合适的焊接方法,就可以增加焊接的成功率了。

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  深圳效时实业有限公司培训资料BGA的焊接接收标准与返修BGA器件的种类和特性BGA器件的种类:按照封装材料的不同,BGA器件主要有以下几种:PBGA(PlasticBGA塑料封装的BGA)CBGA(CeramicBGA陶瓷封装的BGA)CCBGA(CeramicColumnBGA陶瓷柱状封装的BGA)TBGA(TapeBGA载带封装的BGA)CSP(ChipScalepackage芯片尺寸的封装或μBGA)BGA器件的特性与QFP相比,BGA的特性主要有以下几点:()IO端子间距大(如mm、mm、mm),可容纳的IO数目多(如mm间距的BGA在mm边长的面积上可容纳个IO端子,而mm间距的QFP在mm边长的面积上只容纳个IO端子)。()封装可靠性高,焊点缺陷率低,焊点牢固。()QFP芯片的对中通常由操作人员用肉眼来观察,当管脚间距小于mm时,对中与焊接十分困难。而BGA芯片的端子间距较大,借助对中放大系统,对中与焊接都不困难。()焊接共面性较QFP容易保证,因为焊料在熔化以后可以自动补偿芯片与PCB之间的平面误差。()较好的电特性,由于端子小,导性的自感和互感很低,频率特性好。()回流焊时,焊点之间的张力产生良好的自对中效果,允许有的贴片精度误差。()能与原有的SMT贴装工艺和设备兼容,原有的丝印机、贴装机和回流焊设备都可使用。BGA与QFP特性比较见表。BGA的缺点主要在于焊接后需X射线检测。BGA器件的焊接BGA器件的焊点的成功与否与印制电路装配(PBA)有着密切的关系,所以在PCB布局方面必须考虑三个特别关键的因素。热管理当进行PCB的布局设计时,必须考虑印制电路装配的热管理问题。例如,如果在PCB的一个区域范围内,BGA器件聚集在一起则可能在回流炉中引起PCB的热不平衡。在PCB的某个区域内集中放置许多大的BGA,可能会要求较长的加热周期,由此会造成PCB上较少元件区域内元件的烧坏。相反PCB的元件较少区域已达到焊接温度,而有BGA的区域温度还很低,助焊剂还来不及从BGA焊点中排出就完成了PCB的焊接周期,从而引起空洞或者焊球在焊盘中未能熔化。过孔组装BGA的PCB过孔位置的设计要严格按有关标准要求进行。任何与BGA元件焊盘相邻的过孔必须很好的地覆盖阻焊层,不覆盖阻焊层,会有过多的焊料从焊盘流到过孔中,从而引起焊盘与相邻过孔的短路。焊盘几何形状和直径器件封装引脚排列密度对焊盘几何形状和直径有直接的影响。同样,BGA元件具有不同的尺寸、形状和复杂性。封装尺寸的不断减小,焊盘的几何形状和直径将要求检测技术具备更高的清晰度。BGA器件的验收标准对于组装在印制电路组件上的BGA器件来说,验收标准是一个比较重要的问题。BGA元件未应用于产品设计之前,多数PCB制造商在其工艺检查中并未使用X光检测系统,而使用传统的方法来测试PCB器件,如自动光学检查、人工视觉检查、制造缺陷分析的电气测试以及在线与功能测试。可是这些方法并不能准确检测到所陷藏的焊接问题,如空洞、冷焊和桥接。X射线检测技术可有效地发现这类问题,同是可以进行实时监测、提供质量保证并且可以实现过程控制的即时反馈。X射线评估在第一块组装BGA器件的PC时,X射线可以通过焊盘边缘、开路、短路、桥接和空洞附近粗糙的未焊接区域的情况来评估回流焊的程序。开路、不接触等情况表示焊膏未能充分回流。短路桥接可能是由于太高的温度,焊料液化时间太长,使它流出焊盘并存在于相邻焊盘之间从而造成短路。需要客观地评估空洞。发现空洞不怕,关键是焊点还能够焊接在焊盘上。但是理想的情况是焊点内无空洞。空洞可能是由于污染和锡铅或助焊剂在焊膏内不均匀分布等形成的。另外,翘曲的PCB可能造成不充分焊接。开路的焊接点也可能存在。空洞的数量与尺寸是验收合格的关键因素。通常,允许单个空洞尺寸最大为焊料球直径的,如果焊料是由回流的焊料所包围,焊料球将附着在焊盘上,的空洞还允许BGA工作,这虽然是一个非常临界的标准,电气性能可能会满足要求,但机械强度会受到影响。含有BGA的PCB必须使用能够分辨至少小于μm直径孔的X光系统来评估。X光系统必须能够对在测单元从上往下和倾斜两个方向观察。X光检查是成功焊接BGA的可靠保证。建议的验收标准接收标准将帮助X射线检查系统确认许多典型的焊接问题,这些问题会与BGA器件的使用有关。包括几方面的内容:()空洞焊接空洞是由于在BGA加热期间焊料中夹杂的化合物膨胀所导致的。有空洞的BGA焊接点可能将来会引起失效等工艺问题。验收标准为,焊接点中的空洞不应该超过焊料球直径的,并且没有单个空洞出现在焊接点外表。如果多个空洞可能出现在焊点中,空洞的总和不应该超过焊料球直径的。()脱焊焊点不允许脱焊焊点。()桥接和短路当在焊接点有过量的焊料或者焊料放置不适当时,经常会发生桥接和短路。验收标准要求焊点不能存在短路或桥接。()不对准X光图像将清楚地显示出BGA焊料球是否准确地对准PCB上的焊盘。()断路和冷焊点当焊料和相应的焊盘不接触或者焊料流动欠佳时,发生断路和冷焊点问题。这是坚决不允许的。BGA返修工艺多数半导体器件的耐热温度为℃~℃,对于BGA返修系统来说,加热温度和均匀性的控制显得非常重要。BGA返修工艺步骤如下。()电路板、BGA预热电路板、芯片预热的主要目的是将潮气去除,如果电路板和BGA内的潮气很小(如芯片刚拆封),这一步可以免除。()拆除BGA拆除的BGA如果不打算重新使用,而且PCB可承受高温,拆除BGA可采用较高的温度(较短的加热周期)。()清洁焊盘清洁焊盘主要是将拆除BGA后留在PCB表面的助焊剂、焊膏清理掉,必须使用符合要求的清洗剂。为了保证BGA的焊接可靠性,一般不能使用焊盘上的残留焊膏,必须将旧的焊膏清除掉,除非BGA上重新形成BGA焊料球。由于BGA体积小,特别是CSP(或μBGA),体积更小,清洁焊盘比较困难,所以在返修CSP时,如果CSP的周围空间很小,就需使用免清洗焊剂。()涂焊膏、助焊剂在PCB上涂焊膏对于BGA的返修结果有重要影响。通过选取用与BGA相符的模板,可以很方便地将焊膏涂在电路板上。对于CSP,有种焊膏可以选择:RMA焊膏,免清焊膏和水溶性焊膏。使用RMA焊膏,回流时间可略长些,使用免清洗焊膏,回流温度应选的低些。()贴装贴装的主要目的是使BGA上的每一个焊料球与PCB上的焊盘对准。必须使用专门的设备来对中。()热风回流焊热风回流焊是整个返修工艺的关键。(a)BGA返修回流焊的曲线应当与BGA的原始焊接曲线接近,热风回流焊曲线可分成四个区间:预热区、加热区、回流区和冷却区,四个区间的温度、时间参数可以分别设定,通过与计算机连接,可以将这些程序存储和随时调用。(b)在回流焊过程中要正确选择各区的加热温度和时间,同时应注意升温的速度。一般在℃以前,最大的升温速度不超过℃s,℃以后最大的升温速度不超过℃s,在冷却区,最大的冷却速度不超过℃s。因为过高的升温速度和降温速度都可能损坏PCB和BGA,这种损坏有时是肉眼不能观察到的。不同的BGA,不同的焊膏,应选择不同的加热温度和时间。如CBGA的回流温度应高于PBGA的回流温度,PbSn应较SnPb焊膏选用更高的回流温度。对免洗焊膏,其活性低于非免洗焊膏。因此,焊接温度不宜过高,焊接时间不宜过长,以防止焊料颗粒的氧化。(c)热风回流焊中,PCB的底部必须能够加热。这种加热的目的有二个:避免由于PCB的单面受热而产生翘曲和变形使焊膏熔化的时间缩短。对大尺寸板的BGA返修,这种底部加热尤其重要。BGA返修设备的底部加热方式有两种,一种是热风加热,一种是红外线加热。热风加热的优点是加热均匀,一般返修工艺建议采用这种加热。红外加热的缺点是PCB受热不均匀。(d)要选择好的热风回流喷嘴。热风回流喷嘴属于非接触式加热,加热时依靠高温空气流使BGA上的各焊点的焊料同时熔化。保证在整个回流过程中有稳定的温度环境,同时可保护相邻器件不被对流热空气回热损坏。

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