PBGA封装的建议返修程序.docx

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1、PBGA封装的建议返修程序封装描述PBGA是一种封装形式，其主要区别性特征是利用焊球阵列来与基板（如PCB）接触。此特性使得PBGA相对于其他引脚配置不同的封装形式（如单列、双列直插、四列型）有一个优势，那就是能够实现更高的引脚密度。PBGA封装内部的互连通过线焊或倒装芯片技术实现。包含集成电路的PBGA芯片封装在塑封材料中。图1. PBGA器件示意图PBGA器件返修将PBGA器件装配到PCB上之后，若发现缺陷，应当返修以移除不良器件，并换上工作正常的器件。移除器件之前，应加热不良器件直至焊接接头液化，以便于从电路板上移除不良器件。常规返修程序如下：1. 准备板子。2. 移除器件。3. 清洁P

2、CB焊盘。4. 涂敷焊膏。5. 器件对齐和贴片。6. 固定器件。7. 检查。移除器件和分层移除器件时，可能会在PBGA和/或PCB上产生机械应力。应小心移除不良器件,避免损伤PCB、邻近器件及不良器件本身，尤其是若用户打算对不良器件进行故障分析时。PBGA器件上若有过大应力，例如将器件加热到额定峰值温度以上或过度暴露于高温下，可能导致封装分层或外部物理损坏（参见图2和图3） o对于要做进一步分析的器件，移除不当所引起的分层会加大找出真正故障机制的难度。因此，为了进行有效的故障分析，妥善移除不良器件是十分必要的。图2.过度加热引起PBGA器件的基板和塑封材料之间分层（通过扫描声学显微镜观测）CR

3、ACK图3.过度加热导致PBGA上出现裂纹的低放大率图像（侧视图）准备板子强烈建议在返修开始前对PCB组件进行干烘，以消除残留水分。若不消除，在回流期间，残留水分可能会因为“爆米花效应”而损伤器件。在125。C下烘烤PCB组件至少4小时，只要这些条件不超过PCB上其他器件的额定限值。如果这些条件超过其他器件的额定限值，则应使用联合行业标准IPC/JEDEC J-STD-033中说明的备选烘烤条件。移除器件可使用不同的工具来移除器件。为了移除器件，可能要加热器件，直至焊料回流，然后在焊料仍处于液态时通过机械手段移除器件。可编程热空气返修系统可提供受控温度和时间设置。返修时应遵循器件装配所用的温度

4、曲线。返修温度不得超过湿度灵敏度等级(MSL)标签上规定的峰值温度。加热时间可以缩短(例如针对液化区)，只要实现了焊料完全回流即可。焊料回流区处于峰值温度的时间应小于60秒。拾取工具的真空压力应小于0.5 kgcm2,以防器件在达到完全回流之前顶出，并且避免焊盘浮离。请勿再使用从PCB上移除的器件。控制返修温度以免损坏PBGA器件和PCB。应当考虑由于热质量不同，相比基于引线框的封装，例如标准外形集成电路(S01C)和引线框芯片级封装(LFCSP),PBGA的加热速度可能更快。注意，用耐热带盖住器件周围的区域可提供进一步的保护。此外，建议加热PCB下方以降低PCB上下两面的温差，使板弯曲最小。

5、定义返修工具设置时，应标定温度曲线。首次返修特定器件时，这种标定尤其重要。还需要利用不同的主体尺寸、焊料成分或不同的PCB材料、配置、尺寸和厚度对PBGA器件进行标定，因为它们可能有不同的热质量值。标定必须包拈对温度、时间和设备工具的其他设置进行监控(参见图4)。应将热电偶装配到板组件的不同部分，如PBGA器件上部和PCB上部(参见图5)。分析时间和温度曲线数据，从评估中获得器件移除的有效参数。TIME ANDTEMPERATUREMONITORING图4.器件移除评估的简化流程图PREHEATERPROGRAMMABLETEMPERATURE AND TIMESETTINGS3Hnl4Hwd

6、2UJlUJ14UJHTEMPERATURE PROFILER图5.器件移除标定设置示意图清洁PCB焊盘移除PBGA器件之后，PCB上的焊盘会有过多的焊料，必须在安装替换PBGA器件之前予以清理。焊盘清理可分为两步：1.去锡。利用吸锡线和刀片型烙铁去除焊盘上过多的焊料（参见图6） o所选刀片的宽度应与器件占用的最大宽度相匹配。刀片温度必须足够低，以避免损坏电路板。可将焊剂涂在焊盘上，然后用吸锡线和烙铁去除过多焊料。DESOLDERINGBRAIDBLADE TYPEHEATER IRON图6. PCB焊盘去2. 清洁。在返修区域上用清洗剂清洁，并用无绒布擦干净。使用的清洗剂取决于原始总成所用的

7、焊膏类型。P03涂敷焊膏总将替换PBGA器件安装到电路板上之前应涂敷焊膏，目的是取代最初装配电路板时涂敷的焊膏，从而保证PBGA焊接接头的可靠性。给每个焊球涂敷的焊膏量必须一致，以免在电路板上安装PBGA时发生不共面问题。可利用模板来将焊膏涂敷到PCB焊盘上。模板对齐精度是使回流焊锡处理保持均匀的关键。使用与电路板装配相同的PBGA孔径几何图形和模板厚度。使用梯形孔径（参见图7）以确保焊膏均匀释放并减少污点。图7.模板孔径几何图形（A比B长）某些情况下，利用模板将焊膏均匀精确地涂敷在PCB焊盘上可能不可行，尤其是对于器件密度高或几何空间紧张的电路板。这种情况下，应考虑将焊膏涂敷在器件底部的焊球

8、上。为此，可利用模板将焊膏涂敷在焊球上端，或将焊膏分配给所有焊球（参见图8和图9）。可利用专门设计的夹具和/或返修设备来达到这一目的。STENCIL图8.焊膏模板将焊膏印制到焊球上SOLDERPASTEDISPENSERNOZZLEPBGA图9.将焊膏分配到焊球上器件对齐和贴片将器件精准贴放到电路板上是很重要的。带分光束光学系统的贴片设备有助于PBGA和电路板的对齐。此类成像系统涉及到将PBGA焊球镜像叠放在PCB焊盘镜像上（参见图10）。贴片机必须具有支持用户沿x轴和y轴进行微调（包括旋转）的能力。PCB LAND VIEWooooooooooooooooCOMPONENT UNDERSIDEOVERLAPPED IMAGE图10利用分光束光学系统对齐PCB和器件贴片精度取决于所用的设备或工艺。虽然PBGA封装在回流焊过程中往往会自动对齐，但应确保贴片偏差小于PCB焊盘宽度的50虬若对齐误差过大，焊料桥接可能引起电气短路。固定器件因所有回流参数均经过优化，故应使用原始装配过程中制定的热曲线。检查回流之后，检查装配好的PBGA有无缺陷，如未对齐或受损等。利用X射线检查有无问题，如焊料桥接和锡珠等。如有必要，执行电气验证测试以验证器件功能正常。