[实用参考]BGA维修技术手册.ppt

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1、B G A 返 修技术手册,前言,随着电子产品向小型化、便携化、网络化和高性能方向发展，对电路组装技术和I/O引线数提出了更高的要求，芯片体积越来越小，芯片引脚越来越多，给生产和返修带来困难。原来SMT中广泛使用的QFP（四边扁平封装），封装间距的极限尺寸停留在0.3mm，这种间距引线容易弯曲、变形或折断，相应地对SMT组装工艺、设备精度、焊接材料提出严格的要求，即使如此，组装小间距细引线的QFP，缺陷率仍相当高，最高就可达 6000ppm，使大范围应用受到制约.BGA以球栅阵列式的封装形式出现,满足了更小、更快和更高 性能的电子产品的要求。这些低成本的包装可在许多产品中找 到,芯片引脚分布在

2、芯片封装的底面，这就可以容纳更多的I/O数 且可以较大的引脚间距如1.5、1.27mm代替QFP的0.40.3mm，很容易使用SMT与PCB上的布线引脚焊接互连，因此不仅可以 使芯片在与QFP相同的封装尺寸下保持更多的 封装容量，又使I/O引脚间距较大，从而大 大提高了SMT组装的成品率,因而BGA封装,技术在电子产品生产领域获得了广泛使用。按封装材料的不同，BGA元件主要有以下几种：PBGA（plastic BGA,塑料封装的BGA）；CBGA（ceramic BGA,陶瓷封装的BGA）；CCBGA(ceramic column BGA,陶瓷柱状封装的BGA)；TBGA（tape BGA,载

3、带状封装的BGA）；球栅阵列封装的BGA的确是有不可否认的优点,但是这项技中存在问题仍待进一步的讨论,因为BGA的焊点在BGA分布在BGA的底部,只能用X射线和电器测试电路的方法来检测BGA的互连完整性,精细引脚在装配过程中出现的桥连、漏焊、缺焊等缺陷，利用手工工具很难进行修理，难以休整焊接端,需要用专门的返修设备并根据一定的返修工艺来完成。备注：本文件只是对BGA返修的过程进行描述设备的操作要参考我们制作的操作指导书。,X-ray检测BGA不良,BGA的拆除安装,BGA植球,息息相关的,BGA印锡,PCB/BGA焊盘清洁,BGA存放处理方式,必备知识,安全预防,相关设备仪器的操作,维修环境控

4、制,BGA返修流程,BGA不良原因来料评估(外观检查/X-RAY检测/维修区电性分析),拆BGA（压件,偏移,反向,短路之类的不良）,BGA重新安装使用,BGA/PCB焊盘拖锡,焊盘清洗,BGA印锡/植球,对植好锡球的BGA加热使锡球成型,在BGA的锡球上印锡,将印好锡的BGA贴装在PCB板上,加热焊接,待冷却后,进行X-RAY检查测,做维修记录/记号,交还送修人,OK,NG,BGA返修流程的红色部分是需要用到BGA维修钢片（BGA印锡和BGA植球）,PCB/BGA烘烤,来料评估（BGA不良判定）,BGA技工的检测方式是X-RAY检测,使用检测仪器是XL6500（dage)X-RAY相关X-R

5、AY的操作要参考X-RAY检测技术手册,X-RAY检测BGA不良,短路,虚焊,虚焊,偏移不良图象,短路,少锡,气孔,气孔,压件不良图象2,压件不良图象1,压件,压件,X-RAY检测BGA不良,确定维修方法,BGA技工检测出BGA不良后，根据BGA不良情况，确定合适的维修方法，根据正确的维修方法对BGA进行维修，BGA房维修BGA维修方式有重新焊接BGA/更换BGA/安装BGA/重新安装BGA四种，下表是具体的描述：,PCB/BGA烘烤,对于PCB拆封超过48H和BGA拆封超过24H的，都要进行烘烤后才可以进行维修，烘烤方法：将PCB板直接放在烘烤箱的托盘上，BGA要放在专用的托盘上，在放在烘烤

6、箱的托盘上，打开烘烤箱电源，设置温度，开始进行烘烤（烘烤箱的操作方法参考烘烤箱的操作指导书）具体PCB/BGA的烘烤参考条件如下：,注意：实际的烘烤条件要根据客户要求和公司湿敏度元气件控制 要求进行烘烤。,烘烤箱,BGA拆除（PACE）,一、所需的工具、设备：PACE维修台、防静电环、防静电手套、镊子、吸笔等二、操作步骤:1、打开仪器电源开关,确认仪器显示屏上显示为profile=0XX,即调用程序为XX.(XX指的是01、02或03,272、328BGA用03，385和409BGA用02,601BGA 用01).若不是,按一下控制面板1上的“RECALL”键,然后输入“XX”,再按“YES”

7、2、根据BGA的尺寸大小,封装形式,有铅/无铅来选择合适的程序(不同的程序都 有设置不同的温度)3、根据BGA的尺寸大小来选择合适的加热喷嘴4、先将PCB板放在PACE返修台上,将加热喷嘴对准BGA，打开加热开关,待 BGA锡球熔化将BGA取下.放入下一工序,三、注意事项:1、戴防静电手环,防静电手套操作2、拆除时要等锡球熔化后才可将BGA取下,不可强行夹取会跳铜皮.3、实际的温度曲线参考测试仪测试的结果,PACE返修台,BGA拆除（RD-500）1,一、所需的工具、设备：RD-500维修台、BGA接取模具等二、操作步骤:1.、打开电源开关，打开电脑，把电脑桌面上“RD500”图标打开，显示屏

8、界面 上将会显示提示”MECHA INTALING”提示字幕，此时将返修站台上电 源开关打开，系统完成自检.用鼠标双击图标RD500.exe,系统完成对RD-500 的检查后运行至主界面；2、在返修平台上固定PCBA，在操作平台上根据PCBA大小和形状来调整夹具 宽度与限定位置，使PCBA上需返修的BGA元件处于发热体的正下部;3、根据返修BGA元件的大小、形状选定喷咀与真空吸嘴，同时根据PCBA板的 大小选定防止受热变形支撑档杆和夹具;4、在显示屏界面选取返修程序，点击如图2“Devalopment”图标将会出现”Profile Name”中选定BGA吸取温度曲线程序;5、根据BGA尺寸大小

9、和客户要求选取最适合的拔取或贴装程序，选择“Removal”拔取程序 6、用鼠标单击OPTICS选项卡,再单击OPTICS ARM按钮,镜头伸缩臂移动到 上下喷咀中间；7、调节水平方向控制旋钮（两个方向-如下图标示）调整PCBA的位置，将,BGA拆除（RD-500）2,BGA移动到上下喷咀的正中心（参照屏幕，使用两个亮度调节旋钮调整 光亮度，将吸嘴图像调整到 BGA的上表面中心）;8、用鼠标单击OPTICS ARM按钮，镜头伸缩臂收回，再单击 Develoment 选项卡，回到程序运行界面;9、用鼠标单击START按钮，上喷咀落下到BGA上表面，拆除程序开始运行，此时，要使用上喷咀位置调整按钮

10、（如下图标示）调整上喷咀到距离BGA 上表面约5MM的位置；10、程序运行完成后吸嘴自动将BGA吸起，待冷却15秒左右，使用专用制具 接住BGA下面，用鼠标单击VACUM报复ON/OFF按钮，BGA会释放到制 具中;三、注意事项;1、戴防静电手环,防静电手套操作2、一定要选择“Removal”拔取程序，否则 机器不能自动吸取 3、实际的温度曲线参考测试仪测试的结果,RD-500返修台,PCB/BGA焊盘清洁,一、使用物料,二、设备工具：无毒恒温烙铁(37020/60W)、恒温烙铁(32020/60W)无尘布、防静电手环、防静电手套等,型号：900M-T-K,三、操作步骤:1、用烙铁将拆下的BG

11、A上的余锡托平，再将BGA所在PCB上的焊盘托平。2、用无尘布蘸清洗剂对BGA焊盘和PCB焊盘进行清洗。3、用放大镜检查BGA焊盘和PCB焊盘上没有锡挂尖和松香残留。4、将PCB放入待装BGA的工序，将BGA放入印锡、植球工序。,PCB/BGA焊盘清洁,PCB/BGA焊盘,四.注意事项:1、RoHS产品使用RoHS烙铁和RoHS焊锡丝。2、戴防静电手环操作。3、BGA和PCB焊盘上不可有锡挂尖和高低不平。4、BGA和PCB焊盘上不可有松香和清洗剂残留。,BGA印锡1,一、印锡所需的工具、设备：印锡钢网、刀片、托住BGA空托盘、清洗剂、无尘布、印锡/植球器等二.操作步骤:1、按照BGA尺寸,及锡

12、球间距准备好印锡钢网,将钢网固定到BGA印锡/植球器 的印锡制具上.2、将钢网对准BGA锡球向下放.调整上、下、左、右 和角度旋扭，对正后将 螺母旋紧.3、用刮刀取少许锡膏按一定方向在小钢网上有规则将锡膏刮印到BGA焊盘或 者BGA锡球上(用力要均匀，不要太重,3次左右为佳).4、锡膏刮均匀后,拨动印锡/植球器气动按钮,升起返修小钢网.滑动印锡/植球中 的移动模 块至返修台的中间位置,取下印锡OK的BGA器件.放入规定区域,等待安装.(客户提供的新BGA只需要在BGA锡球上印锡即可安装器件),三、注意事项;1、戴防静电手环操作。2、印锡在BGA焊盘或锡球需均匀，印锡所用的锡膏型号需用产品实际生

13、产 时所需的锡膏，当产品不生产，锡膏已回库需用其他型号的锡膏，需经 ME工程师确认;,BGA印锡2,3、BGA焊盘印锡之前需要将焊盘拖平，并清洁干净BGA焊盘，印锡厚度要 均匀，印锡不可出现偏移和短路等不良;4、BGA锡球印锡注意印在锡球上的锡膏要均匀，不可以出现局部锡球少锡 现象;5、有铅与无铅的区分，钢片用完后及时清洗。,备注：该BGA印锡针对的已经有锡球的BGA或者BGA锡球间距较小不用植球的BGA.这样印锡后BGA可以直接安装到PCB上.,BGA印锡/植球器,BGA植球,一、印锡所需的工具、设备：印锡,植球钢网、锡球、刀片、BGA托盘、清洗剂、无尘布、印锡/植球器等二、操作步骤：1、依

14、据BGA尺寸(锡球间距,BGA尺寸)选择印锡钢网和植球钢网2、将处理过(托锡,清洁)的BGA放到印锡/植球器的移动滑块上,先后对准印锡,植球钢片的BGA钢网开口.3、BGA元件与印锡,植球钢片都对准后.先将BGA(已经清洁过焊盘)对正印锡 钢网孔,用刮刀印锡到BGA焊盘上.然后移动滑块到植球钢网下并对正植球 钢网孔,植球钢网要有相隔约0.2MM的距离压在印锡的BGA焊盘上，轻轻 将锡球刮到已经印锡的BGA焊盘上.4、将BGA从滑块上取下,注意不能碰到BGA上的锡球，植球好的BGA单独放 置在一个区域,检查锡球是否全部粘到焊盘上,否则用针头点锡球到焊盘上.5、将以上操作OK的BGA 放到 PAC

15、E的加热平台上加热,形成BGA的锡球.四.注意事项:1、择合适大小的BGA锡球，一般1.27MMPITCH的BGA选择0.76MM的锡球，1.0 MM PITCH的BGA选择0.5MM，0.8MM PITCH的BGA选择0.4MM，0.65MM PITCH 的BGA选择0.3MM，0.5MM PITCH的BGA选择0.25MM 的锡球;2、植球好的BGA要及时加热熔成圆形锡球;,安装BGA（PACE),一、所需的工具、设备：PACE返修台.镊子.吸笔等二、操作步骤：1、根据BGA的尺寸大小,封装形式,有铅/无铅来选择合适的程序(不同的程序都有 不同的温度)2、将印好锡的BGA装在PCB板上,一

16、定要将BGA完全的对准在丝印内，不可以 偏移，尽量一次放好，避免来回的挑动，负责会破坏锡膏。3、将装好BGA的PCBA板放在PACE返修台上,将加热喷嘴对准BGA,打开开关 开始加热,待加热停止后，将PCBA板在加热台上冷却一下，在将产品取下。4、将装好的BGA进行X-RAY检查(检查标准根据X-RAY不良判定标准和品质检 查标准)，检测出不良要重新进行维修。5、在修好的产品上做维修记号，在报表上登记。四、注意事项：1、戴防静电手环,防静电手套操作。2、手动贴装BGA时，尽可能的一次贴到丝印内，避免来回的挑动。3、安装时要看到BGA坍塌,而且要等到程序自动停止方可。4、维修后的BGA一定要进行

17、X-RAY检查。,相关的温度设置参考后面的制作的温度设置参考,安装BGA（RD-500)1,一、所需的工具、设备：RD-500维修台二、操作步骤:1.、打开电源开关，打开电脑，把电脑桌面上“RD500”图标打开，显示屏界面 上将会显示提示”MECHA INTALING”提示字幕，此时将返修站台上电 源开关打开，系统完成自检.用鼠标双击图标RD500.exe,系统完成对RD-500的检查后运行至主界面；2、在返修平台上固定PCBA，在操作平台上根据PCBA大小和形状来调整夹具 宽度与限定位置，使PCBA上需返修的BGA元件处于发热体的正下部;3、根据返修BGA元件的大小、形状选定喷咀与真空吸嘴，

18、同时根据PCBA的 大小选定防止受热变形支撑档杆和夹具;4、在显示屏界面选取返修程序，点击如图2“Devalopment”图标将会出现”Profile Name”中选定BGA安装的温度曲线程序;5、同时将喷嘴与PCBA板上需返修的贴放BGA大致对齐;注意BGA元件的极性 方向要与PCBA板上的极性标识对应，以免BGA元件方向贴错.把好的BGA 材料放在工装模具里面，放置在光学系统镜头上端，发热体自动下降吸取 BGA，在光学系统微调横向、纵向、角度，旋转手柄，进行 BGA的精确贴 放,同时调整摄影光线强弱，使PCBA板上的BGA焊盘的待装BGA锡球完全 吻合;,安装BGA（RD-500)2,6、

19、用鼠标单击OPTICS选项卡,再单击OPTICS ARM按钮,镜头伸缩臂移动到上 下喷咀中间；7、将BGA印锡制具上模去掉,将下模连同BGA一起放置于镜头伸缩臂的镜头上 方(以双向固定定位条定位)；8、用鼠标单击Component pick按钮,吸嘴自动吸取BGA后将印锡制具下模拿走9、使用水平方向旋钮及角度旋钮调整PCBA位置及BGA角度,使BGA焊点图像 和PCBA焊盘焊点图像完全重合（使用两个灯光调节旋钮调节BGA及PCBA 焊盘光亮度,使用ZOOM垂直滚动条调节图像大小,以方便看清图像重合)；10、用鼠标单击START按钮，上喷咀向下移动到PCBA表面并将 BGA放置到 PCB焊盘上，

20、程序开始运行后使用喷咀高度调节 按钮将喷咀调高到距离BGA 表面5mm位置;11、在”Development”下选取最佳贴装程序，在贴放程序下，在电脑软件控制下 进行热风回流加热，热风回流加热温升到顶端，上端发热体将自动上升，点 击”START”,发热体自动下降，进行精确贴放完全焊接;12、程序执行完成后，隔3060秒 让PCBA板自然冷却;取下PCBA板,先目视 BGA元件有无偏移、反向和边上有无异物，再进行X-RAY检查BGA焊接是 否良好，焊点有无偏移、虚焊、短路等不良，BGA边上的元件有无偏移、缺件、少锡等不良，如有需要维修好;13、重复212开始下一个产品的安装过程;,安装BGA（R

21、D-500)3,14、返修台使用完后，先关闭电脑，再将电源开关拨到关（0）的位置，电源显 示灯熄灭，拔掉电源插头。三、返修BGA的温度曲线要求:1、温度曲线程序主要参照返修仪供应商提供的回流焊曲线标准而制定;2、每次返修BGA必须要温度曲线达到要求才可以开始返修BGA产品;3、当温度曲线有异常的情况，需要及时找ME工程师进行确认和处理;四、注意事项：1、戴防静电手环,防静电手套操作。2、贴装时不可碰到BGA上引的锡膏。3、机器在贴装时，如果出现错误就点击取消，不可强行的停止机器。4、一定要检查选择的是安装的程序。5、维修后的BGA一定要进行X-RAY检查。,电源开关,RD500返修台整机示意图

22、,温度设置（PACE BGA返修台）1,设置温度首先要根据产品使用锡膏（有铅/无毒）的标准，产品的大小，厚度BGA的大小，厚度，封装形势，产品是否有模具，是否有特殊的要求等来设置维修产品的温度曲线。一、设置操作步骤：1、先编辑一个程序名（方便以后的使用，如果以后还有此类产品的维修可以 直接将此程序调出）开始在此程序名上设置相关的数据。2、先选择产品预热，再设置预热需要的时间/温度/风量。3、再选择产品浸泡，再设置浸泡需要的时间/温度/风量。4、再选择产品回流，再设置回流需要的时间/温度/风量。5、如果产品需要加速冷却，就选择制冷，设置制冷时间/风量。二、PACE BGA维修台温度设置参考：参考

23、下面附件,温度设置（PACE BGA返修台）2,三、注意事项:1、温度设置后一定注意保存，否则会默认设置前的程序。2、实际的温度要以测试出的温度曲线为准。3、每个不同的温度都编辑一个程序名，方便以后使用。4、温度曲线测试使用KIC2000测温仪测试设置的温度是否正确。,温度设置（RD-500 BGA返修台）1,一、设置操作步骤：1、在操作界面上先新建一个程序名或另存一个程序名，2、共计有5个温区可以设置，可以根据不同的温度需求设置不同的温度，可 以设置上下温区，和辅助的预热加热区。3、温度设置后，点击保存程序。二、RD-500 BGA维修台温度设置参考：,温度设置（RD-500 BGA返修台）

24、10,三、注意事项:1、温度设置后一定注意保存，否则会默认设置前的程序。2、实际的温度要以测试出的温度曲线为准。3、每个不同的温度都编辑一个程序名，方便以后使用。4、可以直接在RD-500维修台上测试温度曲线，5、温度曲线测试使用KIC2000测温仪测试和校准温度曲线。,设备仪器操作技能1（返修所需设备一览表）,维修BGA所需要操作的设备仪器和使用的工具辅料：,设备仪器操作技能2,一、上页图表中红色字体描述的是BGA返修所需要操作的设备，所描述到的设备仪器都要做到会操作使用，相关的操作方法，都在相关的设备操作指导书上有具体的描述，由于操作的设备仪器相当的多，涉及的面积太广，在此处没有描述，相关

25、知识参考相关设备的程序文件和操作指导书。二、上页图表中蓝色字体描述的是BGA返修所需要用到的工具和使用的辅料每种工具的使用方法都要掌握，而且要熟悉了解辅料的使用和相关的注意事项,相关配件和材料的图片,BGA存放处理方式,BGA存放条件：,注意事项：1、打开包装时检查湿度卡，看BGA是否受潮。2、所有拆封超出48H需要存放的BGA先经过烘烤才可以真空包装存放或直接存放。3、没有真空包装的BGA存放一定要放在防潮箱里存放。,防潮箱,维修环境控制,温度：15 30湿度：45%RH75%RH,维修环境：温度、湿度、ESD受控,ESD,湿度,温度,2、加湿器增加空气的湿度,1、除湿器降低空气的湿度,环境控制：1、使用除湿器和加湿器来控制空气的湿度2、利用空调来控制温度3、通过设备仪器接地和戴防静电手环使 ESD受控4、利用温湿度记录仪来观察和记录温湿度,维修安全预防1,X-RAY有辐射，操作完后一定要等电压降到0KV在降门打开,PACE BGA维修台高温区域小心烫伤，注意戴手套,RD-500 BGA维修台高温区域小心烫伤，注意戴手套,机器活动部位小心把手夹伤,维修安全预防2,烘烤产品取板、放板时小心烫伤,使用印锡植球器注意活动部位夹手,另外注意：锡膏、助焊剂、清洗剂一些化学辅料使用的注意事项，一定要根据相关的使用要求和注意事项使用,THE END,