PCB科技 - 電路板無鉛焊接用BGA

BGA.用於無鉛焊接 電路板

1 BGA for lead-free soldering
(1), the lead-free BGA specification remains the same

As explained in the previous article, 無鉛焊接BGA的基本設計仍然可以遵循當前的引線方法, 最好將NSMD用於 印刷電路板 减少應力累積的焊墊. 然而, 由於錫-銀-銅SAC的焊接溫度較高, 有必要仔細考慮將耐熱BGA更好地放置在 印刷電路板. 通常地, 用於焊接各種類型的大型板材, 盤子邊緣比盤子邊緣高5-15攝氏度. 通常地, 大BGA不僅容易吸水, 但在高溫下也會受到很大的熱應力影響. 最好不要將這些大部件放在電路板的側面. 由於佈線困難，必須將大BGA放置在電路板的側面, 必須更嚴格地控制焊接條件，以避免損壞.

（二）無鉛BGA必須更加重視操作和檢查

為了更容易更平穩地提高溫度，回流焊裝置的加熱區必須大於含鉛裝置的加熱區。 如果可能，最好切換到熱氮進行熔焊，對於OSP，成品率將更好。 為了减少BGA的損壞，在對第一個產品（第一部分）進行試焊時，Profi1er全尺寸熱探測器的感溫導線（熱電偶）必須安裝在BGA主體的底部或附近。， 為了知道大部分的加熱是否超過了溫度限制，通常身體的溫度比球的溫度高5攝氏度。

為了更好地瞭解無鉛球銷的外觀和焊點，可以使用特殊的側視顯微鏡檢查外SAC球銷的表面特徵。

(3) Responses during the transition period

至於從BGA到完全無鉛的過渡期（例如已售出的大型機器的後續維護），如果3個成員首先只將錫膏更改為無鉛SAC，則通常稱為“正向匹配”； 如果在引脚更改為LF時首先更換球，則稱為“反向匹配”和其他兩個半組無鉛焊接。 然而，這兩種權宜之計不可避免地會導致“鉛污染”的後果，並且容易出現介面開裂的問題。

現在以只替換球而不替換粘貼的半無鉛球為例。 當錫膏在焊接過程中完全熔化，但焊球尚未完全熔化時，錫膏中的鉛將擴散到無鉛球中，並集中在每個字元的邊界（晶界），導致整個焊點的結構不均勻性和不穩定性。 下圖說明了這種現象。

BGA無鉛焊接通常有兩個主要缺點； 一是SAC銷沒有完全熔化, 這不僅使自對準效能更差, 但也隱藏了介面開裂的危機. 第二個是SAC球沒有完全熔化, so that when the ball collapses (Ball Collapse) is not enough, cracks (Open) between the ball and the solder paste are often caused.

2. BGA後修復/CSP assembly
Once a small number of defects are found in the assembled PCBA, 當然, 昂貴的組裝板無法報廢； 相反, 必須進行必要的返工和更換. 此時, 有缺陷的BGA/CSP部件必須從 印刷電路板 表面, 質量好的新零件必須重新焊接到位，以便裝運. 這種高度困難的維修或返工當然必須使用複雜的專業工具和熟悉的科技，以避免重大損失. 以下是常見的維修方法：

（1）通過加熱和脫焊，用新零件更換損壞的零件

組裝板部分脫焊的常用方法有：簡易烙鐵（烙鐵）型導電法； 和更複雜的熱風（熱風）型對流方法。 前者針對各種擴展和引脚組件，或兩端帶帽的無源組件。 在施工期間，應使用功率合適的鐵頭作為加熱和運輸焊料的工具。 用專用鉗子小心地拆下未焊接的舊零件，然後將新零件小心地焊接在原始背襯表面上。

(2) The lack of thermal conductivity and hot air

（1）簡單零件重工業

導熱烙鐵方法簡單、廉價、易學、操作快速。 它通常用於QFP、PLCC或一些離散無源元件的重載更換。 這種方法的缺點是，它嚴重依賴科技人員的技能，如果加熱過快，則更容易在部件或板上造成燙傷。 功率更高的烙鐵甚至可能導致電路板上的焊盤漂浮。 應使用特殊設備，如可調功率（功率或瓦特）和自調烙鐵頭（尖端），以方便不同尺寸的焊盤的施工。 例如，來自Metcal的Sinait熱是一種很好的商業工具。

（2）BGA/CSP重工業

對於面陣球脚的BGA/CSP，只能使用對流加熱工具進行更複雜的維修。 這些複雜的專用設備非常昂貴，它們的熱風流量和溫度也可以隨機調整，但在施工過程中必須注意不要損壞附近的其他部件。 對於高價BGA，重新焊接新零件時必須使用新焊料，並且必須去除原始焊盤表面上的所有舊錫，以確保新焊點的完美金屬細節。

此時，可以使用特殊的空心編織線或由細銅線製成的編織線來吸收緩衝表面上的熔融錫。 如有必要，使用精密牙科磨具或砂紙，並使用溶劑提前清潔銅墊。 有必要完全去除銅表面上生長的IMC，以確保後續焊點的强度和可靠性。

（3）重新列印錫膏並重新固化

用一塊特殊的印刷小鋼板將錫膏重新印刷在焊盤區域，然後用精密對準裝置將新的BGA/CSP放置在定位的錫膏上，然後用熱空氣將其牢固焊接。 注意，必須進行一次，以减少因襯墊和板之間的熱膨脹係數差异而造成的剪切損傷。 由於BGA/CSP重工業中應用的熱量遠高於一般小型零件，囙此在施工中必須特別小心。 工作完成後，必須進行透視檢查，以確保腹部底部的內球已正確焊接。