BGA返修台入门知识

   BGA(Bdll Grid Array)封装,即球栅阵列封装,它是利用阵列排布的焊球作为管脚的一种表面贴装器件。BGA主要有四种基本类型:PBGA、CBGA、CCGA和TBGA,一般都是在封装体的底部连接着作为I/O引出端的焊球阵列。这些封装的焊球阵列典型的间距为1.0mm、1.27mm、1.5mm,焊球的铅锡组份常见的主要有63Sn/37Pb和90Pb/10Sn两种。


BGA的一般封装工艺流程.jpg

BGA的一般封装工艺流程


      当然,BGA封装的芯片有好多的忧点,比如更多管脚、更小的体积、更好的电气和散热等。但是,不得不提的是,BGA的缺点在于焊点的检测和返修都比较复杂,对焊点的可靠性要求比较严格,使得BGA器件在很多领域的应用中受到限制。


      而且,焊接好的BGA如果不好用,需要从PCB上拆除下来,更换好的BGA,而且不影响已经焊接好的其他器件,都需要使用本期的主角——BGA返修台。

光学BGA返修台DEZ-R852.jpg


      BGA返修台分光学对位与非光学对位,光学对位通过光学模块采用裂棱镜成像;非光学对位则是通过肉眼将BGA根据PCB板丝印线及点对位,以达到对位返修。对于一些体型比较大的BGA器件,非光学对位是没问题的,毕竟由于焊料的表面张力的存在,理论上即使贴装偏移达到50%,回流焊接时,BGA器件也会由于表面张力的作用焊接入位的。但是对于精细小型BGA器件,仅仅依靠眼睛就不太容易了。这里介绍一种典型的光学对位原理。

光学对位原理.jpg

光学对位原理


     请注意,光学对位原理图中的红色和蓝色是两条成像路径。其中,红色的实线和虚线代表待焊接BGA芯片的焊球成像路径,蓝色的实线和虚线代表待焊接PCB的焊盘成像路径,两幅图像都会被棱镜镜面反射进入CCD摄像机,在显示器上显现出来,从而帮助操作者实现光学对位操作。

左图为对位不准,右图为对位准确.jpg

左图为对位不准,右图为对位准确


      BGA返修是对PCB板上的局部加热操作,为了确保焊接,并且不会因为受热不均损伤器件或者对周边焊接完毕的器件造成影响,这个操作除了依靠上部使用特殊设计加热风罩外,还需要底部的PCB预热装置。小伙伴们,即使是这样,也要做好对周边器件的保护,以防在再次加热过程中,造成重融,影响已焊接质量。

顶部热风咀和底部预热示意图.jpg

顶部热风罩和底部预热示意图

热风咀原理.jpg



      热风罩的设计是为了保证又好又快的完成BGA器件的拆除和焊接操作。它分内外两层,外层是良好的屏蔽,使工作中的热风不受外界温度的影响,保持温度控制的稳定。内层热风通过内外两层间空隙和排气孔流出,使工作的热风气流相对稳定,不易对器件造成力学影响。

BGA返修台风嘴.jpg


      对于不同的BGA器件,存在由于管脚数量和器件基材的不同带来的各异的热学性能,返修参数也就不尽相同了。因此,建议小伙伴们在日常焊接中,加强对BGA返修焊接参数的收集和整理,形成有价值的数据库。