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bga芯片返修 维修bga芯片

时间:2022-04-29 11:08:50 来源:PCBA 点击:0

bga芯片返修 维修bga芯片

一、概论

随着电子产品的小型化、便携化、网络化、高性能方向的发展,PCBA对电路装配技术和I/O引线数提出了更高的要求,芯片的体积越来越小,芯片的管脚越来越多,给生产和修理带来了困难。在以往SMT中广泛使用的QFP(四边扁平包装)中,封装间距的极限尺寸停留在0.3mm,该间距容易弯曲引线,变形或容易折断,因此对SMT组装过程、设备精度、焊接材料要求严格尽管如此,组装窄间距的细引线QFP缺陷率相当高,最高达到6000ppm,限制了广泛的应用。近年来出现的BGA(BallGrid Array球门阵列封装装置)不是芯片的管脚分布在芯片的周围而是分布在封装的底面,因此实际上通过将从封装外壳基板的原四面引出的销改变为矩阵布局的pb/Sn带销可以容纳更多的I/O数,代替QFP的0.40.3mm,可以增加1.5.27mm的销间距,因为SMT和PCB上的布线销的焊接相互连接容易,所以不仅可以以与QFP相同的封装尺寸来维持更多的封装容量可以增加I/O销间距,SMT大大提高组装的成品率,缺陷率只不过是0.35ppm,可以促进生产和修复,BGA元设备在电子产品生产领域被广泛使用。

随着引脚数量的增加,对于在精细引脚组装过程中出现的桥接、漏焊、焊接不足等缺陷,很难利用手工工具进行修理,需要使用专业的修理设备,以一定的修理技术来完成。

二、BGA元设备的种类和特性

1、BGA零件的种类

根据包装材料,BGA要素主要有以下几个。

PBGAPlasticBGA塑料包装BGA

CBGACeramicBGA陶瓷包装BGA

CBGACeramicColumnBGA陶瓷明信片包装BGA

TBGA(tapeBGA丝带包装BGA

CSP(Chip Scale package或mu;BGA)

PBGA使用63Sn/37pb成分的焊锡球,焊料的熔化温度约为

183deg;C。焊锡球直径为焊接前直径0.75mm,回流焊接后焊锡球高度0.46?减少到0.41mm。PBGA的优点是成本低,容易加工,但是需要注意的是,塑料包装容易吸湿,所以对于一般的元件,应该在开封后8小时内使用。否则,焊接时的急速升温会使芯片内的湿气很快气化,导致芯片破损,因此被称为ldquo。苞米花rdquo; 效果。根据JeDeC的建议,PBGA芯片打开后必须使用的期限由芯片的灵敏度等级决定(参见表1)。

表1PBGA芯片开封后必须使用的期间

感光度等级芯片开封后的环境条件开封后必须使用的期限1级=lt;30 C , lt; 90%RH无限制2级=lt;30 C , lt; 60%RH1年3级=lt;30 C , lt; 60%RH168小时4级=lt;30 C , lt; 60%RH72小时5级=lt;30 C , lt; 60%RH24小时

CBGA因为焊料球的成分是90pb/10Sn,与PCB连接的焊料成分是63Sn/37pb,CBGA的焊锡球的高度比PBGA高,所以焊料的熔化温度比PBGA高,比PBGA难以吸湿,包装更坚固。CBGA芯片底部焊接点的直径大于PCB上的焊盘,在CBGA取下芯片后,在PCB的焊盘上不附着焊料。

表2PBGA和CBGA的焊料球的区别

特性PBGACBGA焊锡球成分63Sn/37pb90pb/10Sn焊锡球溶解温度183deg;C302deg;C溶解前焊锡球直径0.75mm 0.88mm溶解后焊锡球直径0.4-05mm 0.88mm

CCBGA的焊锡柱直径为0.51mm,柱高2.2mm,焊锡柱间距一般为1.27mm,焊锡柱成分为90pb/10Sn。

TBGA的焊锡球直径为0.76mm,球间距为1.27mm。与CBGA相比,TBGA环境温度控制严格,芯片受热时热张力集中在4个角,焊接时容易发生缺陷。

CSP芯片的封装尺寸比CSP和BGA的主要区别即裸芯片尺寸稍大。CSP除了体积比BGA小之外,还具有较短的导电路径、较低的电阻,频率500mhz?容易达到600mhz的范围。

2、BGA元设备的特性

可以从不同于304管脚的QFP和BGA芯片的比较中发现BGA的优点。

特性BGAQFP包装尺寸(平方毫米)5251600脚间距(毫米)1.270.5组立破损率ppm/管肢)0.6100元件管脚间信号干扰1.0X2.25X

总之,与QFP相比,BGA的特性主要有以下几点。

1)I/O读取间距大(例如1.0、1.27、1.5mm),可容纳的I/O数量大(例如,可在1.27mm间距的BGA25mm边的面积中容纳350个I/O天然,在0.5mm间距的QFP40mm边的面积中只能容纳304个I/O)。

2)包装可靠性高(不破损管脚,焊接点缺陷率低(<1ppm/焊接点),焊接点牢固。

3)QFP芯片对中通常由作业者用肉眼观察,管脚节距小于0.4mm时,对中和焊接非常困难。另一方面,BGA芯片的脚间隔大,通过对中放大系统,对中和焊接不困难。

4)对于大型电路板,电线基板的加工很容易。

5)管脚因为比起QFP,水平面同一性在焊锡球融化后能够自动补偿芯片与PCB之间的平面误差,所以管脚水平面同一性比QFP更容易保证。

6)回流焊接时,焊接点之间的张力产生良好的自对中效果,允许50%的贴片精度误差。

7)电特性良好,引线短,引线自感应与引线之间的相互感应低,频率特性好。

8)现有的SMT粘贴技术与设备兼容,现有的丝印机、贴片机和回流焊接设备均可使用

当然,BGA也有缺点,主要在芯片焊接后需要X射线检查,另外,管脚排列成球形栅栏状,因此需要多层电路基板布线,增加电路基板的制造成本。

三、BGA修复过程

大多数半导体器件的耐热温度是240。美国Ok集团的热风回流焊连接和修复系统BGA-33592-g/CSP-3522-g和日本m.s.enginering CO.ms系列修复工作站很好地解决了这个问题。

在本说明书中,以美国Ok集团的热风回流焊连接和修复系统BGA-33592-g为例,简单地说明BGA修复过程。

1、电路板、芯片预热

电路板和芯片预热的主要目的是去除湿气,并且如果电路板和芯片中的湿气小(例如,芯片刚刚打开),则该步骤被免除。

2、芯片的拆卸

如果取下的芯片不打算重用且耐高温,则取下的芯片可以采用较高的温度(较短的加热循环)。

3、清洗垫

清洗垫主要取下芯片PCB除去表面残留的通量焊锡膏,必须使用符合要求的清洗剂。为了保证BGA的焊接可靠性,一般来说,除非在芯片上再形成BGA焊锡球,否则不能使用BGA的旧残留焊锡膏。BGA芯片的体积小,特别是CSP(Chip sCale package或mu;BGA芯片的体积小,难以清除垫,因此CSP在对芯片进行修复时CSP周围的空间小的情况下,需要使用清洗自由流量。

4、涂层焊锡膏、助焊剂

在PCB上涂抹焊锡膏对BGA的修复结果产生重要影响。通过选择适合芯片的模板,能够容易地将焊锡膏涂在电路基板上。Ok集团的BGA?3592使用g装置微光对中系统,可以容易地检查焊锡膏是否均匀涂抹。处理CSP芯片可以从rma焊锡膏、非清洗焊锡膏、水剂焊锡膏3种中选择。rma使用焊锡膏后,回流时间稍长,使用非清洗焊锡膏时,回流温度比选择的温度低。

5、贴片

贴片的主要目的是将BGA芯片上的各个焊锡球与PCB上的各个对应的焊接点成正对。BGA芯片的焊接点位于肉眼无法观测到的部位,因此必须使用专用设备对中。BGA3592g可以进行正确的对中。

6、热风回流焊

热风回流焊是整个修复过程的密钥。有几个问题。

1)芯片回流焊接曲线应接近芯片的原始焊接曲线,热风回流焊曲线可分为四个区间:预热区域、加热区域、回流区域、冷却区域、四个区间的温度、时间参数可分别设定,通过与计算机连接可以记住这些程序,随时调用。

2)回流焊接过程中正确选择各区域的加热温度和时间,同时注意升温速度。一般来说,在100OC之前最大的升温速度不超过6OC/秒,在100OC以后最大的升温速度不超过3OC/秒,在冷却区域最大的冷却速度不超过6OC/秒。由于过剩的升温速度和降温速度都有可能损坏芯片PCB,因此有时肉眼无法观察到该破损。不同芯片,不同焊锡膏,必须选择不同的加热温度和时间。例如CBGA芯片的回流温度高于PBGA的回流温度,90pb/10Sn应选择比63Sn/37pb焊锡膏高的回流温度。相对于免洗焊膏,其活性低于非免洗焊膏,因此焊接温度不应过高,焊接时间不应过长,防止焊接锡粒子的氧化。

3)在热风回流焊中,PCB板的底部必须能够加热。这个加热的目的是避免PCB板的一面受热引起的弯曲和变形,缩短融化焊锡膏的时间。这种底部加热特别重要。BGA-33592-g修复装置的底部加热方式有两种,一种是热风加热,一种是红外加热。热风加热的优点是加热均匀,在一般的修复过程中推荐这种加热。红外线加热的缺点是PCB受热不均匀。

4)选择好的热风回流喷嘴。热风回流喷嘴是非接触加热的,加热时通过高温气流BGA同时熔解芯片上各焊接点的焊料。美国Ok集团首先,在回流中确保稳定的温度环境,并且发明密封相邻的要素的喷嘴,以防止因对流热空气加热而损伤BGA。

四、结束语

在电子产品,特别是计算机和通信类电子产品的生产领域,元设备发展到小型化、多功能化、绿色化,各种封装技术不断出现,BGA/CSP是现在的封装技术的主流。BGA/CSP元设备的优点在于进一步提高元设备的集成度并缩小包尺寸。因此,提高高密度粘贴技术水平,非常适合电子产品轻量、薄、短、小及功能多样化的发展方向。

为了迅速增加BGA零件PCBA电路板的组装需求和生产者的屏幕印刷,对中贴片和焊接过程的控制精度的要求,为了提高BGA的组装焊接和修理品质,需要选择更安全、更快、更方便的组装和修理设备和技术。

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