摘要：由于BGA(BallGridArray球栅阵列)技术应用领域的广泛化,其BGA返修技术已被各电装企业重视。本文按照BGA元器件返修工艺流程为顺序,介绍了BGA封装器件返修技术，侧重阐述了BGA元器件返修工艺过程控制,重点论述了回流焊接温度曲线设置、BGA植球等工艺技术控制手段及工艺要求。

　　随着科学技术的发展,电子产品对数据处理功能和空间的需求愈来愈大,元器件将不断朝功能小型化、多用途化方面发展。在电子产品的应用领域,产品的核心-印制电路片的制造工艺也进行了重要的改革,将传统电子元器件封装技术向高密度封装器件转变。常规的细间距SOP、QFP器件已不适应高密度产品功能要求,因此具备多端口、信息存储处理容量大、晶片体积小等优点的BGA(BallGridArray球栅列阵)封装大量应用与高端电子产品中,BGA返修技术变得尤为重要。

　　BGA封装是球栅阵列封装，是通过整个元器件底部焊锡球和PCB相连,这样增加了整个元器件的I/O数,并拥有优异的散热特性。由于引线较短,因此引线的互感和引线内部的互感都较小。回流焊接过程中,熔融的焊球和焊膏相互之间的润湿性作用可以带来提高自校准效应,甚至可以将明显的焊球偏移校准复位，确保焊接后器件与焊盘无偏差，这对于BGA回流焊质量及复修成功率都具有较好的改善效果。当然BGA返修技术在SMT行业中仍然属于最难的返修技术，由于BGA封装的引脚位于元器件的底端,不易维修,如果其中一个引脚焊接不良,需要将整个元器件拆卸,需要对器件重新植球后焊接。本文正是在这样的条件下提出如何确保BGA器件的返修质量，制定了完善的BGA器件返修工艺流程：返修前准备—器件拆卸—焊盘除锡—BGA植球—回流焊接—检测

　　为了避免PCB模块拆焊时PCB局部变形、分层，BGA器件受潮加热时损坏BGA器件，在返修前应对待返修PCB模块进行去潮烘烤处理。

　　模块防护的目的是为了防止在维修过程中热风加热对周边器件焊点造成影响，破坏好的焊点。一般使用耐高温胶带或锡箔纸等隔热材料，使用隔热材料遮挡防护返修器件周边3-5cm区域的其他器件，如果使用耐高温胶带通常至少防护3层以达到理想的隔热效果，不论采用哪种隔热方式，对于BGA返修是非常必要的工作。

　　BGA器件返修拆卸一般采用SMT热风返修台进行热风解焊拆卸，控制要求及操作步骤如下：1）根据BGA器件的封装尺寸大小，选用热风嘴的原则：待返修BGA器件尺寸+3mm＜热风嘴尺寸＜待返修BGA器件尺寸+10mm，并安装在热风返修台的加热杆上，注意要安装平稳；2）在拆卸BGA器件的四周焊点上涂刷上助焊剂，将需要拆卸的印制板模块安放在热风返修台的工作台面上；3）使用热风返修台进行拆卸时设置解焊温度曲线）调节工作台的位置使拆卸BGA器件位于热风头下方，并调节热风嘴的位置使其罩在拆卸器件上，器件与喷嘴间留2mm～3mm缝隙；5）打开SMT热风返修设备，开始加热，待加热结束BGA器件四周的焊盘完全融化后用镊子将器件移开；

　　BGA器件拆卸后需对PCB的焊盘残留铅锡进行清理，如果拆卸的BGA器件需要植球后再使用，则还需对BGA器件的焊盘除锡处理；如果操作不当，则会发生PCB的分层，焊盘脱落或器件损坏，造成PCB或BGA器件报废不能使用。对拆卸BGA器件焊盘及PCB的BGA焊盘进行除锡处理，操作步骤如下：a.选择烙铁头，一般建议选择马蹄形电烙铁头。b.设置烙铁温度，一般情况下，电烙铁温度设置：340℃-360℃。电烙铁温度设置好后，待烙铁头温度稳定后开始进行下一步操作；C.焊盘加焊锡，首先对BGA焊盘加焊锡，目视检查，要求焊盘上焊锡饱满；d.吸锡带加锡，在吸锡带上施加适量焊锡，使吸锡带上有薄薄一层焊锡；e.吸锡带上加助焊剂，使用毛刷在吸锡带上刷涂适量的助焊剂。f.清理焊锡，使吸锡带贴在焊盘上，再将烙铁头搭在吸锡带上，待焊锡完成融化之后，缓慢地同步移动电烙铁头和吸锡带，保证在焊盘与吸锡带之间与薄薄的一层焊锡，吸锡带移动过程顺畅，无其它外力作用。g.擦洗焊盘，待PCB自然冷却之后，使用无纺布蘸无水乙醇擦拭焊盘，检查无助焊剂及其它多余物残留。

　　BGA器件返修时需要对BGA器件重新植球，一般指拆卸的BGA器件焊球已破坏，需要对BGA器件本体焊盘重新焊接新的焊球，工艺流程是先对BGA器件焊盘上印刷适量的焊膏，再将相应大小的焊球放置在BGA器件的焊盘上，手工操作对人员的水平要求特别高，且质量不好控制；我们目前使用专用的BGA植球器来实现返修BGA器件植球，BGA器件植球效率高，质量可靠。

　　BGA植球器主要包含：锡膏印刷装置、植球装置、芯片定位器、植球器主体四部分；植球前需要准备锡膏印刷钢网、锡球植球钢网和锡球，网板尺寸、位置应于BGA植球器匹配，锡膏印刷钢网用于BGA器件印刷焊盘锡膏用，锡球植球网板用于植锡球。锡球的选用应与原BGA器件的焊球大小、成分保持一致。下面介绍使用这种专用植球器进行BGA器件植球的工艺过程及要求。

　　将待植球的BGA器件放置在芯片定位器上，通过调整芯片定位器右侧的旋钮来确保芯片加紧，见图3,再将芯片定位器安装到植球器主体上；打开植球器主体的真空开关确保BGA器件固定在植球器的中心位置，松开定位器的调节旋钮，取下定位器。

　　将锡膏印刷钢网安装到锡膏印刷装置上，再将锡膏印刷装置安装至植球器主体上，调节植球器主体的旋钮，确保待植球器件与锡膏印刷钢网紧密接触；检查钢网开孔位置与器件焊盘完全吻合，无偏移；使用小刮刀对钢网施加印刷焊锡膏，印刷后取下锡膏印刷装置，检查锡膏印刷质量，锡膏印刷偏离焊盘不超过10%，无漏印、少印，锡膏无桥连、无塌陷、厚度均匀一致。?????????????

　　将植球钢网安装至植球装置上，再将植球装置放置在植球器主体上，保证植球装置与植球器主体配合紧密，调节主体旋钮，使器件焊盘上锡膏最高点与植球网板之间间隙是焊球直径1/2～2/3；将适量的锡球倒入植球装置中，晃动植球器确保钢网每个开孔内均有锡球，去除多余的锡球。轻压使锡球充分陷入锡膏中；取下植球装置，转移器件植焊接托板上，确保器件无漏球。

　　???将植好锡球的BGA器件采用SMT返修设备或回流炉进行焊接，焊接时选用专用植球温度曲线。焊接后应进行进行X光检测及光学放大检测，确保BGA器件锡球无缺失、大小均匀一致；锡球之间无桥连，锡球光亮；锡球与印制板之间润湿充分，焊球空洞面积与焊球面积之比小于5%。

　　选用与焊接器件对应的返修印刷网板在焊接器件的印制板焊盘上印刷锡膏；一般锡膏网板的厚度应保证合适的焊锡量，具体厚度需要依据BAG器件的焊球间距来确定锡膏印刷网板厚度，确保焊接时获得足够的焊料；通过专用的热风返修设备进行贴装器件或手工对位将器件贴装到焊盘上，要求器件贴装后尽量减少产品移动，以免锡膏桥连，器件偏移；将贴装好的模块采用热风返修台进行回流焊接。

　　BGA返修质量的核心因素就是温度曲线设置，温度曲线对BGA器件返修质量起到至关重要的作用。温度曲线的设置需根据印制板模块的具体特性（元件密度、大小、印制板板厚及返修BGA器件位置）来调整设备参数，设置回流焊接曲线。回流焊接过程包括预热阶段、浸润阶段、回流焊接阶段、冷却阶段。预热阶段焊膏中的溶液、气体挥发,焊膏变软、坍落度、并覆盖焊盘表面,将焊盘、与空气完全隔绝;BGA器件得到充分预热;浸润阶段是将焊锡膏中的助熔剂充分活化，以清洗焊盘、器件引脚表面的金属氧化物,浸润在焊盘和焊料表面;回流阶段温度急剧升高,焊焊膏达到完全熔融状态,液态的熔融焊锡对BGA器件的焊盘润湿、扩散，在焊接界面上形成一定厚度的金属间化合物;冷却阶段则是使焊料开始冷却凝结，形成焊点。为了保证航空、航天产品质量的可靠性，仍以有铅焊接工艺为主，温度曲线℃以上时间在60～90s，150℃前的升温速率应在1～2℃/s。如果升温速率过快，元器件及印制板受热过快，容易损坏元器件，造成印制板变形；锡膏中的溶剂挥发速度过快，易溅出金属成分，产生锡球；如果预热温度过高，易使金属粉末氧化、助焊剂提前分解、活化反应，造成焊点发乌，降低焊接质量；峰值温度设置应比锡膏熔点高30～40℃左右。Sn63/Pb37焊锡膏的熔点是183℃，因此焊接曲线℃左右。如果峰值温度太低或再流时间太短，会造成焊接不充分，严重时会造成锡膏不熔化。峰值温度太高或回流时间太长，会造成金属粉末氧化严重，降低焊接质量，严重时还会损坏PCB和元器件。一个好的温度曲线需要多次测温，调整参数、优化，最终才能取得最优、最理想的温度曲线.检测

　　BGA返修完成应进行焊接质量检查。kaiyun中国官方网站由于BGA器件的特殊物理结构，所有焊球引脚都在器件本体底部，焊接后焊点不可见，因此需要X光检测设备检测BGA器件的所有焊点的焊接质量，以确保焊球无桥连，焊点无空洞、错位、开路缺陷，无缺球，焊点

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