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    BGA IC 焊接工藝原理
    作者: 發表時間:2015-06-05 瀏覽次數:942 次
    (一)芯片表面裝貼焊接工藝科學流程,提高BGA拆焊成功率。
    1、首先必須對BGA IC進行預熱,尤其是大面積塑封裝BGA  IC,以避免驟然的高溫易使,受熱膨脹而損,亦使PCB板變形。預熱的方法一般是把熱風嘴抬高,拉開與IC距離,均勻吹熱IC,時間一般控制在10秒鐘以內為好。
    如果是進過水的手機需要拆焊BGA  IC,預熱的面積有時可稍稍加大,便于較徹底地驅除IC和PCB板。而在采購回散件BGA  IC往板上焊時,也要注意用熱風驅潮。 很多人忽視預熱這一步驟,這時BGA  IC來說是致命的。
     
    2、松香的熔點是100 0 C,在此溫度之前應注意最大升溫速度的控制,專家建議是4 0 C/秒。實際上,在拉近風嘴與IC距離以后的整個焊接過程中,都要注意升溫速度的控制。
    3、焊錫的熔點是183 0 C,但無論在生產線還是反修時都要考慮熱量的“自然損耗”、“熱量流失”,實際采用的焊接溫度都會加大,專家建議生產線回流焊溫度采用215 0 C—220 0 C。
    我們在手機維修拆焊BGA時,更是采用這個建議溫度以上的值,我想可能手工拆焊與生產線的波峰焊接相比,熱量更易流失,兼之,不同廠家熱風槍的風景和熱量有差異,像我們先后用過不同品牌的熱風槍,溫度調節時總是各有差異,有時拆焊IC溫度會高達300 0 C、400 0 C,甚至更高。其三,使用不同熔點焊錫膏時往往需要采用不同的溫度,這些大家都是深有體會的。所以,有時我們在聽取別人介紹拆焊經驗時用多少溫度、多少風量時,一定不能‘照搬照抄’,只能參考,因大家采用的熱風槍、材料、焊接參數都不盡相同,且各人有各人‘馴服’熱風槍的一套方法,所以需根據自身實際情況確定準確的溫度。
    當然,各人表面上采用不一樣的溫度和時間,實質上在拆焊同種BGA,C時的溫度和時間應該基本相同,絕對不可能差異得太離譜。這是由焊錫、芯片、PCB等材料本身的根本特性所決定的。
    4、這里另外一個關鍵點就是回流區的時間要素。從曲線圖上知道,芯片與PCB板熔合在一起的時間就是40—90秒這個時候,除了上前溫度要素,時間的控制是成功拆焊的另一個主要要素。如加熱時間太短,摘取芯片時易造成斷點,焊接芯征又易造成虛焊。而加熱時候太長易造成芯片喜起和PCB板脫破。一旦操作溫度和時間沒有有機的配合好,就有上述“慘劇”上演。
    盡管我們不可能像生產線上的表面裝貼工藝,可以用電腦來對加熱區、駕流區等區的時間和溫度進行標準設定,但至少可以在自已成功拆焊實際中總結出規律。
    5、熱風回流焊是焊接BGA  IC尤其是塑封裝IC的最佳加熱方式。焊接加熱方式目前常采用兩種方式,一是紅外線加熱,一種是熱風加熱。前者是通過紅外線輻射加熱達到焊接目的。由于PCB板及芯片元件吸收紅外波長的能力不一樣(黑色的元件吸收紅外線能力最強),因此,整個PCB板上的溫度差異較大,有時差異可達到20%,而熱風回流加焊方式卻能使溫度較均勻,一般溫度差異只有幾度。
    綜上所述,無論是拆取還是焊接BGA  IC,無非是對熱風溫度和加焊時間這兩個最主要因素的最佳把握,這是提高拆焊質量和成功率的最根本保證。
    (二)焊錫的物理我和化學特性,提高BGA拆焊的質量
    1、絲網印刷與錫漿的粘滯力
    電子元器件裝貼到整機PCB板之前,需制作絲網印刷鋼板。我們現在使用的BGA植錫板就是源自于生產線上的絲網印刷鋼板,是從整鋼板上“抽取”而來的。由于錫漿具有一定的粘滯性,通過網上洞眼刷漿到PCB板相應焊點上時,此物理特性決定,刷漿速度越慢,漏液就越少,而速度越快,反而漏液越多,即刷漿速度與錫漿量成反比,如這個速度不控制好,不是因為錫漿過少造成漏焊,就是因為錫漿過多而造成焊點相連,這些現象在QFP(四邊扁平封裝外引式出腳)等芯片焊接上表現更明顯,尤其是腳距在0.5mm以下QFP這么難“伺候”,因為BGA的腳距大多達到1mm以上。我們在重植BGA  IC時注意刮漿均勻,加熱過程中不去擠壓BGA  IC,一般都不會出現虛焊和相連短接現象。
    2、焊錫的化學特性,防止焊錫氧化
    我們知道焊錫的化學成分不止是錫,它是錫、鉛等元素的混合物。在焊接中,多采用免清洗的63n/37Pb成分比例的焊錫膏,在高溫作用下,它與PCB板的銅點發生化學反應,熔合在一起,形成合金,“吃”進PCB板。
    因此,我們在焊接時要注意避免兩種情況的出現。
    (1)焊點處焊錫不可太少,否則易造成虛焊。
    (2)加焊時的溫度不能過高,時間不能過長,尤其是使用免清洗焊錫膏時,否則易形成焊腳虛焊。
    我們在維修中對QFP芯片焊腳加焊時,如果不加點焊錫而反復對一點加焊,反而易使腳脫焊就是這個“老化”原因造成。當BGA  IC虛焊時,許多情況下,我們必須取下它重新絲印錫漿、熱風加焊,也是因為這個原因。往往有人只弄一點松香在BGA  IC處,用熱風槍吹一吹完事。有時補焊可以成功,但對于虛焊或氧化嚴重的錫腳來說,是暫時的,或根本就是無濟于事的。
    3、焊錫的張力和拉力
    焊錫熔化后且有張力和拉力,此物理特性給我們焊接帶來極大方便,在焊腳與PCB焊點位置有偏差但不太大的情況下,熔化的錫對IC腳有拉中對正的能力。我們在焊BGA  IC時,雖然無法用肉眼看到底部腳位,但卻可根據目測,使IC與PCB焊點基本對正,而BGA焊錫腳直徑要比QFP芯片腳直徑寬,對中準確率更高,加之焊錫本身的張力和拉力,使得手工拆焊中,根本不需專門設備即可使焊點對中。
    實際上,BGA封裝技術比QFP芯片技術在生產和返修成品率方面有無比優勢,是目前及以后芯片封裝的趨勢。我們剛開始在手工拆焊BGA  IC時有畏難情緒,主要因為我們不了解它的特性和焊接工藝罷了,掌握了其“脾性”,還不就擺弄得它“服服帖帖”了?BGA手工拆焊操作過程小處因人而異,但都要遵循科學的焊接標準,可謂是“殊途同歸”。而寫此文的目的,可引用毛主席的一句自豪感來共勉:在戰略上要藐視BGA,在戰術上要重視的BGA。
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