bga芯片焊接温度.芯片bga封装的焊接方法技术知多少

BGA器件的维修(Rework)过程中,其中一个重要的环节就是温度曲线(Themal Profiling)的设定。与正常生产的再流焊(Reflow)温度曲线相比,维修过程对温度控制的要求要更高。在常规的再流焊炉腔内,温度流失几乎没有。而对于维修而言,一般情况都是将PCB暴露在空气中对单个器件实施加热处理,在这种情况下,温度的流失相当严重,对此,决不能单靠升温来达到温度的补偿。这是因为一方面对于器件而言,过高的温度显然会损坏器件本身,而另一方面,升温必然造成BGA的受热不均匀引起弯曲变形等负面影响。因此,设定合适的温度曲线是BGA维修的关键。另外,由于PCB的材质、厚度及散热情况都不同,对应BGA的温度敏感程度也有所不同。
为了达到更好的维修效果,那么就需要针对不同的PCB设定其对应最合适的返修温度曲线。
图一 BGA返修台返修时的温度曲线图像(无铅返修)(红色线条为测温线实时监测生成的温度曲线)
图二 BGA返修台温度设置(无铅返修,仅供参考)
BGA返修时的温度曲线图可以拆分为预热、升温、恒温、熔焊、回焊、降温六个部分。但是一般情况下我们使用前五段就够了,焊接与拆焊可以使用同一条温度曲线,但是我们把温度曲线可以拆分成6段来看。如图。
BGA调节温度的时候要把测温线插入BGA内部,这样才可以检测锡球的实际温度。
1. 预热:前期的预热和升温段的主要作用在于去除PCB板上的湿气,防止起泡,对整块PCB起到预热作用,防止热损坏。一般温度要求是:在预热阶段,要让温度维持在100℃以内,一般设置60℃,45s左右可以起到预热的作用。同时该温度段可以根据实际情况适度延长预热时间,如长期裸露在空气中的PCB板或BGA则需要延长时间。
2. 加热:当第二段恒温时间运行结束要让BGA的温度保持在(无铅:150~190℃,有铅:145~160℃)之间,如果偏高,就说明我们设定的升温段温度偏高,可以将该段的温度设置低一些或者缩短时间。如果偏低,可以将预热段和升温段的温度加高些或时间加长些。
3. 恒温:该温度段我们一般设置温度要比升温段的温度稍微低一些,目的在于均衡锡球内部的温度,让BGA整体的温度平均,保持一个缓慢升温达到恒温的效果。且该段能活化助焊剂,去除待焊金属表面的氧化物和表面膜以及焊剂
本身的挥发物,增强润湿效果,减少温差的作用。一般恒温段的实际测试锡球
的温度要求控制在(无铅:170~185℃,有铅145~160℃)如果偏高,可将将恒
温温度降低一些,如果偏低可以将恒温温度加高一些。
4. 融焊和回焊:这两个温度段可以结合为一个使用,该温度段可以直接设置成“融焊”。这个部分是让锡球与pcb 焊盘良好的融合,那在这部分我们主要要达到的是焊接峰值(无铅: 235~245℃有铅: 210~220℃)如果测得温度偏高,可以适当降低融焊段温度或缩短融焊段的时间。如果测得温度偏低,可以加高融焊段温度或加长融焊段的时间。常见的bga芯片融焊段的时间我们以100秒为限,也就是说温度偏低时我们加时间,超过100秒温度还是偏低时我们就选
择加高融焊段温度,假如到75秒就达到了理想峰值那么我们可以在第四段时间
更改为 75秒即可。
最后回焊可以当成降温设置,设置的温度要比锡球的熔点低。其作用是防止BGA降温太快,造成损伤。
机器的上部风嘴是直接对着BGA加热,而下部风嘴则是隔着PCB板加热,所以下部的温度设定在融焊时应该比上部还要高,这样才可以达到焊接或者拆焊的效果。
其他需要注意的知识:
1. BGA表面所能承受的最高温度: 有铅小于250℃(标准为260℃),无铅小于260℃(标准为280℃)。可根据客户的BGA资料作参考。
2. BGA返修后需要植球再装配。
3. 如果不知道机器的情况和BGA是否含铅,可以先把机器温度设定稍微低来试一遍。 ?
4.最后总结一下:BGA返修时的温度曲线主要根据返修的实际情况来设定,以BGA内部锡球的实测温度为准。机器毕竟是机器,也不可能完全达到没有任何误差,所以不要单看机器内部温度设置来设置,要从实际情况出发。路有多条,要怎么走达到终点是由你来决定的。完成一件事也是有多种方式,不要被现有的规则给限制住了。BGA返修的温度曲线设置也是可以多种多样,最终的目的是达到BGA返修的温度曲线。其实把每个段落命一个名称,区别开来是为了方便新手的了解。
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京公网安备78& &&我毕设的许多板上都有BGA芯片,刚刚开始我觉得这东西实在是没有办法焊接。幸运的是我们研究所的另外一个研究室花了30多万买了个BGA焊接设备,我去蹭了2次,惋惜要看人家的脸色,说还好你是一个研究所的,是否要收100块/片呢,心里暗暗不爽。回来问老板,老板说现在只是你一个人用,况且就在我们楼上,你就去蹭吧,买了不值得。没办法,自己研究办法焊接吧。现在算起来我一共手焊了7~8片了,省了不少钱啊。
&&& 进入正题,你需要的工具:台虎钳一个,热风机两台,红外测温器一个(可选),摄像头一个(可选)。台虎钳是用来夹持电路板的;热风机是用来加热的,如果你的条件有限只有一台,那么最好不要BGA焊接,因为成功率很低,尤其是板子和芯片尺寸都比较大的时候;红外测温器可以测量加热后的温度。
&&& 这里给大家提供的手焊方法已经是我最初方法的改进版,我现在基本可以保证100%的焊接成功率。但是有局限性,我焊接的最大芯片尺寸为16mm x 16mm,更大的像TI C6000那样的BGA焊台我觉得会有问题,不建议采用我这种方法。
&&& 首先,将你的电路板装夹在台虎钳上,调整摄像头的位置,使镜头的中心与电路板的平面一样高。看下面的两个图很容易就明白。有个很严重的问题,BGA芯片怎么和焊盘对上?其实这个用担心,一般手持设备使用的BGA封装芯片的Pitch都有0.8mm,更大的BGA封装芯片都是1.0mm,你只要根据丝印层差不多对上就可以了,因为锡球溶化时的表面张力会把芯片拉正。
&&& 然后,调节摄像头的焦距,使它能够拍摄到BGA的锡球。为什么要拍BGA芯片的锡球啊?呵呵,我从那台30万元的机器上学习的,当锡球全部加热溶化时,你能看到芯片在重力作用下落下一段距离。很有意思的过程,请看我附上的视频。
&&& 加热的同时请仔细观察摄像头捕捉到的画面,或者同时用红外测温器测量电路板的温度,一般温度达到240~250度就一定可以让锡球溶化了。
&&& 接下来就可以加热了,把两台风机的喷嘴都对准芯片所在的位置,如下图。风机的温度设定在300度左右(这个就需要你的经验了,含铅、不含铅芯片需要的温度不一样,不同公司的BGA芯片需要的温度也不一样)。
值得一提的是,事先在电路板上涂上助焊剂,至于用什么样的就看你个人经验了。另外建议如果你对你的助焊剂没有信心,请在做板的时候给焊盘吹锡,加强可焊性。
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