BGA的全称Ball Grid Array(焊口阵列封装)在IC基板的底部创建阵列,石膏作为电路的针脚与PCB板焊盘交互,用此技术封装的部件是表面安装器。
这是BGA焊接中使用的回流焊接原理,介绍了锡球在焊接过程中的回流机理。当石球放在加热的环境中时,石球逆流分为三个阶段。
预热
首先,达到所需粘度和丝印性能的溶剂开始蒸发,温度缓慢上升(约每秒5),限制沸腾和飞溅,防止形成小锡珠,部分元件对内应力敏感,如果元件外部温度上升过快,可能会断裂。
补焊剂(药膏)活跃起来后,化学清洗工作开始,水溶性补焊剂(药膏)和无洗型补焊剂(药膏)都会发生相同的清洗,但温度略有不同。从将金属氧化物和部分污染结合在一起的金属和焊接锡粒子中去除。
如果温度持续上升,焊接锡粒子将首先单独熔化,开始液化。这将复盖所有可能的表面,并开始形成锡钎焊。
回流
这一步是最重要的。当单个焊接锡粒子全部融化后一起形成液体锡时,表面张力作用开始形成焊接销表面。如果元件销和PCB垫之间的间隙超过4mil(1 mil=1/1000英寸),则表面张力很可能会导致销和焊接板分离,从而打开注释点。
冷却
冷却阶段,冷却速度快,锡点强度会稍微变大,但不能太快。否则,可能会导致元件内部的温度应力。手动焊接BGA一般分为三个阶段:焊盘处理、对齐和焊接。
1:焊接盘操作
首先用清洗板水或无水酒精清洗PCB板焊接板,然后在铅板表面用刷子均匀涂抹涂布。
2:芯片排序
一般来说,PCB对应BGA芯片的位置,都使用白色丝印边框作为对位。首先,正确定位BGA芯片的一脚位置和PCB标记的一脚位置,然后根据丝印边框对齐BGA芯片。丝印边框和芯片的4面位置必须相同,芯片背面的锡珠与焊接板完全匹配。
3:焊接
BGA焊接一般使用BGA再理带工作,一般的再理带大多数是三温区热风型BGA再理带。根据BGA芯片锡珠的成分设置所需的温度曲线。一般来说,铅锡柱上部热风设置为225,下部热风设置为245。
无线锡珠一般为上热风设定245、下热风设定260(根据BGA维修台制造商不同,上温度为参考温度)。设定温度曲线后,将PCB放在修理台机器夹具上,将芯片和上下风口垂直对应,然后用夹具固定PCB,启动修理台加热。
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BGA焊接时需要注意的事项:
焊接注意第一点:BGA在进行芯片焊接时,要合理调整位置,确保芯片处于上下出风口之间,且务必将PCB用夹具向两端扯紧,固定好!以用手触碰主板主板不晃动为标准。紧固PCB可确保PCB在加热过程中不形变,这对我们很重要!
焊接注意第二点:合理的调整预热温度。在进行BGA焊接前,主板要首先进行充分的预热,这样可有效保证主板在加热过程中不形变且能够为后期的加热提供温度补偿。
关于预热温度,这个应该根据室温以及PCB厚薄情况进行灵活调整,比如在冬季室温较低时可适当提高预热温度,而在夏季则应相应的降低一下。若PCB比较薄,也需要适当提高一点预热温度!
具体温度因BGA焊台而异,有些焊台PCB固定高度距焊台预热砖较近,可以夏季设在100-110摄氏度左右,冬季室温偏低时设在130--150摄氏度.若距离较远,则应提高这个温度设置,具体请参照各自焊台说明书。
焊接注意第三点:请合理调整焊接曲线。我们目前使用的返修台焊接时所用的曲线共分为5段。每段曲线共有三个参数来控制:
参数1:该段曲线的温升斜率,即温升速度。一般设定为每秒钟3摄氏度。
参数2:该段曲线所要达到的最高温度。这个要根据所采用的锡球种类以及PCB尺寸等因素灵活调整。
参数3:加热达到该段最高温度后,在该温度上的保持时间。一般设置为40秒。
调整大致方法:找一块PCB平整无形变的主板,用焊台自带曲线进行焊接,在第四段曲线完成时将焊台所自带的测温线,插入芯片和PCB之间,获得此时的温度。理想值无铅可以达到217度左右,有铅可以达到183度左右。
这两个温度即是上述两种锡球的理论熔点!但此时芯片下部锡球并未完全熔化,我们从维修的角讲理想温度是无铅235度左右,有铅200度左右。此时芯片锡球熔化后再冷却会达到最理想的强度。
焊接注意第4点:适量的使用助焊剂!BGA助焊剂在焊接过程中意义非凡!无论是重新焊接还是直接补焊,我们都需要先涂上助焊剂。芯片焊接时可用小毛刷在清理干净的焊盘上薄薄的涂上一层,尽量抹均匀,千万不要刷的太多,否则也会影响焊接。在补焊时可用毛刷蘸取少量助焊剂涂抹在芯片四周即可。助焊剂请选用BGA焊接专用的助焊剂!!
焊接注意第5点:芯片焊接时对位一定要精确。由于大家的返修台都配有红外扫描成像来辅助对位,这一点应该没什么问题。如果没有红外辅助的话,我们也可以参照芯片四周的方框线来进行对位。注意尽量把芯片放置在方框线的中央,稍微的偏移也没太大问题,因为锡球在熔化时会有一个自动回位的过程,轻微的位置偏移会自动回正!
以上就是关于BGA焊接原理及方法的介绍了,希望本文的分享对你有所帮助!
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