隨著電子產品向(xiang)小型化、便攜化、網絡化和(he)高(gao)性能方向(xiang)發(fa)展(zhan)，對(dui)電路(lu)組裝技術和(he)I/O引線數提(ti)出了更(geng)高(gao)的要求，芯(xin)片體積越來越小，芯(xin)片引腳(jiao)越來越多，給生(sheng)產和(he)返修(xiu)帶來困(kun)難。

       原來SMT中廣泛(fan)使(shi)(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)的(de)QFP（四邊(bian)扁平(ping)封(feng)裝），封(feng)裝間(jian)距的(de)極限尺(chi)寸(cun)停留在(zai)(zai)0.3mm，這種間(jian)距引線容(rong)易彎曲、變形(xing)或折斷，相(xiang)應地對SMT組裝工藝、設備精度、焊接材料提出嚴格的(de)要求，即使(shi)(shi)(shi)(shi)如(ru)此(ci)，組裝小間(jian)距細引線的(de)QFP，缺(que)陷率(lv)仍相(xiang)當高(gao)，最高(gao)可(ke)達6000ppm，使(shi)(shi)(shi)(shi)大(da)(da)范圍(wei)應用(yong)(yong)受到制約。近年出現(xian)的(de)BGA（Ball Grid Array 球(qiu)柵(zha)陣列封(feng)裝器(qi)件），由于芯(xin)片引腳(jiao)不是分布在(zai)(zai)芯(xin)片的(de)周(zhou)圍(wei)而(er)是在(zai)(zai)封(feng)裝的(de)底(di)面(mian)，實際(ji)是將封(feng)裝外(wai)殼(ke)基(ji)板(ban)原四面(mian)引出的(de)引腳(jiao)變成(cheng)以面(mian)陣布局的(de)pb/sn凸點引腳(jiao)，這就可(ke)以容(rong)納(na)更(geng)多的(de)I/O數，且可(ke)以較大(da)(da)的(de)引腳(jiao)間(jian)距如(ru)1.5、1.27mm代替QFP的(de)0.4、0.3mm，很容(rong)易使(shi)(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)SMT與PCB上的(de)布線引腳(jiao)焊接互連，因(yin)此(ci)不僅可(ke)以使(shi)(shi)(shi)(shi)芯(xin)片在(zai)(zai)與QFP相(xiang)同的(de)封(feng)裝尺(chi)寸(cun)下(xia)保持更(geng)多的(de)封(feng)裝容(rong)量，又(you)使(shi)(shi)(shi)(shi)I/O引腳(jiao)間(jian)距較大(da)(da)，從而(er)大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)了SMT組裝的(de)成(cheng)品率(lv)，缺(que)陷率(lv)僅為0.3～5ppm，方便了生(sheng)產和(he)返(fan)修(xiu)，因(yin)而(er)BGA封(feng)裝技術在(zai)(zai)電子產品生(sheng)產領(ling)域獲得了廣泛(fan)使(shi)(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)。

       隨著引(yin)(yin)腳數增加，對于精細引(yin)(yin)腳在(zai)裝(zhuang)配過程中出現的(de)橋連、漏焊(han)、缺焊(han)等缺陷，利用手工工具很難進(jin)行(xing)修理，需(xu)用專門的(de)返(fan)修設備并根據一定的(de)返(fan)修工藝來完成。

按封裝材料的不同，BGA元件主要有以下幾種(zhong)：

·PBGA（plastic BGA，塑料封裝的BGA）；

·CBGA（ceramic BGA，陶瓷封(feng)裝的BGA）；

·CCBGA（ceramic column BGA，陶(tao)瓷(ci)柱(zhu)狀封裝的(de)BGA）；

·TBGA（tape BGA， 載帶狀封(feng)裝(zhuang)的BGA）；

·CSP（Chip Scale Package或mBGA）。

       PBGA是目前(qian)使用較(jiao)多的(de)BGA，它使用63Sn/37Pb成分的(de)焊錫球，焊錫的(de)熔化溫(wen)度(du)約為183℃。焊錫球在焊接前(qian)直徑(jing)為0.75mm，回流焊以后(hou)，焊錫球高(gao)度(du)減為0.46～0.41mm。PBGA的(de)優點是成本較(jiao)低，容(rong)(rong)易(yi)加工(gong)；不過應該(gai)注意，由(you)于(yu)塑(su)料封裝，容(rong)(rong)易(yi)吸潮，所以對于(yu)普(pu)通的(de)元件，在開(kai)封后(hou)一(yi)般應該(gai)在8小時內使用，否(fou)則由(you)于(yu)焊接時的(de)迅(xun)速(su)升溫(wen)，會使芯片(pian)內的(de)潮氣馬上汽(qi)化導致(zhi)芯片(pian)損壞(huai)，有人稱此為“ 苞(bao)米花”效應。按(an)照JEDEC的(de)建議(yi)，PBGA芯片(pian)在拆封后(hou)必須使用的(de)期限由(you)芯片(pian)的(de)敏(min)感性等級決(jue)定。

       CBGA焊(han)(han)(han)球的成(cheng)分為90Pb/10Sn（它(ta)與PCB連接處的焊(han)(han)(han)錫(xi)(xi)成(cheng)分仍為63Sn/37Pb），CBGA的焊(han)(han)(han)錫(xi)(xi)球高度(du)較(jiao)(jiao)PBGA高，因此(ci)它(ta)的焊(han)(han)(han)錫(xi)(xi)熔化溫度(du)較(jiao)(jiao)PBGA高，較(jiao)(jiao)PBGA不容易(yi)吸潮(chao)，且封裝更牢靠。CBGA芯片底(di)部焊(han)(han)(han)點直徑要(yao)比(bi)PCB上的焊(han)(han)(han)盤(pan)大，拆除CBGA芯片后，焊(han)(han)(han)錫(xi)(xi)不會(hui)粘(zhan)在PCB的焊(han)(han)(han)盤(pan)上。

       CCBGA焊(han)錫(xi)(xi)柱(zhu)直徑為(wei)0.51mm，柱(zhu)高度為(wei)2.2mm，焊(han)錫(xi)(xi)柱(zhu)間距一般為(wei)1.27mm，焊(han)錫(xi)(xi)柱(zhu)的成分是90Pb/10Sn。

       TBGA焊錫球(qiu)直徑(jing)為0.76mm，球(qiu)間距為1.27mm。與CBGA相比，TBGA對環(huan)境溫度要求控(kong)制嚴格，因(yin)芯(xin)片受(shou)熱時(shi)，熱張力(li)集(ji)中在4個角，焊接時(shi)容易有缺陷。

       CSP芯(xin)片的(de)封(feng)裝尺寸僅略大于(yu)裸芯(xin)片尺寸（不超過20％），這是(shi)CSP與BGA的(de)主要區別。CSP較BGA，除了體積小外(wai)，還有更短的(de)導電(dian)通(tong)路、更低(di)的(de)電(dian)抗性(xing)，更容易達到(dao)頻率為(wei)500～600MHz的(de)范圍。

        我們可以(yi)從以(yi)下同為304引腳(jiao)的QFP與BGA芯片的比較看出BGA的優(you)點：

概(gai)括起來，和QFP相比(bi)，BGA的特性主要(yao)有：

1.I / O引線(xian)間距大（如1.0，1.27，1.5mm），可(ke)容(rong)納(na)的I/O數目大（如1.27mm間距的 BGA在25mm邊長的面積(ji)上(shang)可(ke)容(rong)納(na)350個(ge)I/O， 而(er)0.5mm間距的QFP在40mm邊長的面積(ji)上(shang)只容(rong)納(na)304個(ge)I/O）。

2.封裝(zhuang)可(ke)靠性高（不(bu)會損壞(huai)引腳），焊(han)點缺陷率低（《1ppm/焊(han)點），焊(han)點牢固。

3.QFP芯片的(de)對中(zhong)(zhong)通常由操作人員用(yong)肉眼來(lai)觀察，當引腳間距小于(yu)0.4mm時，對中(zhong)(zhong)與焊接十分困(kun)難。而BGA芯片的(de)腳間距較大(da)，借助對中(zhong)(zhong)放大(da)系(xi)統，對中(zhong)(zhong)與焊接都不困(kun)難。

4.容(rong)易(yi)對(dui)大尺寸(cun)電路板(ban)加工絲網板(ban)。

5.引腳水平(ping)面同一(yi)性(xing)較QFP容易(yi)保證， 因為焊錫球(qiu)在熔化以后可以自動補償芯(xin)片與PCB之間的(de)平(ping)面誤差(cha)。

6.回流焊時，焊點(dian)之(zhi)間的(de)張力產生良(liang)好的(de)自對(dui)中效(xiao)果， 允(yun)許有(you)50％的(de)貼片(pian)精度誤差。

7.有較好的(de)電(dian)特性，由于引線短，導(dao)線的(de)自(zi)感和(he)導(dao)線間的(de)互感很(hen)低，頻率特性好。

8.能(neng)與原(yuan)(yuan)有的(de)SMT貼(tie)(tie)裝工(gong)藝和設(she)備(bei)兼(jian)容，原(yuan)(yuan)有的(de)絲印機(ji)，貼(tie)(tie)片機(ji)和回流焊設(she)備(bei)都可使用。

       當(dang)然，BGA也有(you)缺點，主要是芯片焊接后需(xu)X射線(xian)檢驗(yan)，另外(wai)由(you)于引腳呈(cheng)球狀(zhuang)欄(lan)柵狀(zhuang)排列，需(xu)多層電路(lu)板布線(xian)，使電路(lu)板制(zhi)造成本增加。

       大多(duo)數(shu)半導(dao)體器件的(de)耐熱溫(wen)度為240～2600℃，對于BGA返修系統來說，加熱溫(wen)度和均(jun)勻性的(de)控制(zhi)非常(chang)重要。

       電路板、芯(xin)片預熱的主要目的是將潮氣去(qu)除，如果(guo)電路板和(he)芯(xin)片內的潮氣很小(xiao)（如芯(xin)片剛拆封），這一步可以免(mian)除。

       拆(chai)除的芯片如(ru)果不打算重新使(shi)用(yong)(yong)，而且PCB可(ke)承(cheng)受(shou)高(gao)(gao)溫，拆(chai)除芯片可(ke)采用(yong)(yong)較(jiao)高(gao)(gao)的溫度（較(jiao)短的加(jia)熱(re)周期）。

       清(qing)潔焊(han)盤主要(yao)(yao)是(shi)將拆除芯(xin)片(pian)后(hou)留(liu)(liu)在(zai)PCB表面的助(zhu)焊(han)劑(ji)、焊(han)錫膏(gao)(gao)清(qing)理掉(diao)，必須使(shi)(shi)(shi)用(yong)符(fu)合要(yao)(yao)求的清(qing)洗劑(ji)。為了保證(zheng)BGA的焊(han)接可靠性，一般不能使(shi)(shi)(shi)用(yong)焊(han)盤上舊(jiu)的殘留(liu)(liu)焊(han)錫膏(gao)(gao)，必須除掉(diao)，除非(fei)芯(xin)片(pian)上重(zhong)新形成BGA焊(han)錫球。由于BGA芯(xin)片(pian)體積(ji)小，特(te)別是(shi)CSP或mBGA，芯(xin)片(pian)體積(ji)更小，清(qing)潔焊(han)盤比較困難，所以(yi)在(zai)返修CSP芯(xin)片(pian)時，如果CSP周圍(wei)空間很小，就需使(shi)(shi)(shi)用(yong)免(mian)清(qing)洗焊(han)劑(ji)。

       在PCB上涂(tu)焊(han)(han)(han)錫膏對(dui)于BGA的返(fan)修結果有重要(yao)影(ying)響(xiang)。通過選(xuan)用與芯片相符的模板(ban)(ban)，可以(yi)很(hen)方(fang)便(bian)地(di)將焊(han)(han)(han)錫膏涂(tu)在電路板(ban)(ban)上。用OK集團(tuan)的BGA-3592-G設備(bei)微型(xing)光學對(dui)中系統(tong)可以(yi)方(fang)便(bian)地(di)檢驗焊(han)(han)(han)錫膏是否涂(tu)勻(yun)。處理CSP芯片，有3種焊(han)(han)(han)錫膏可以(yi)選(xuan)擇：RMA焊(han)(han)(han)錫膏，非清(qing)洗(xi)焊(han)(han)(han)錫膏，水劑(ji)焊(han)(han)(han)錫膏。使用RMA焊(han)(han)(han)錫膏，回流時間可略長些，使用非清(qing)洗(xi)焊(han)(han)(han)錫膏，回流溫度應選(xuan)的低些。

       貼片的主要目的是使BGA芯(xin)片上的每一個焊(han)錫球與PCB上每一個對(dui)應的焊(han)點(dian)對(dui)正。由于BGA芯(xin)片的焊(han)點(dian)位于肉眼不能(neng)觀測到的部位，所(suo)以必須使用專(zhuan)門(men)設備來(lai)對(dui)中。BGA-3592-G可(ke)進行精(jing)確的對(dui)中。

熱風回流焊是整個返修工(gong)藝的關鍵。其中有(you)幾個問題比較重要：

1、芯片返修(xiu)回流(liu)焊(han)(han)的(de)(de)曲線(xian)應當與(yu)芯片的(de)(de)原始焊(han)(han)接(jie)曲線(xian)接(jie)近，熱風回流(liu)焊(han)(han)曲線(xian)可(ke)分(fen)成四個(ge)區(qu)間(jian)(jian)：預(yu)熱區(qu)，加熱區(qu)，回流(liu)區(qu)，冷卻區(qu)，四個(ge)區(qu)間(jian)(jian)的(de)(de)溫度、時間(jian)(jian)參(can)數可(ke)以(yi)分(fen)別設定(ding)，通過與(yu)計算機(ji)連接(jie)，可(ke)以(yi)將這些(xie)程序存儲和隨(sui)時調(diao)用(yong)。

2、在回(hui)流焊(han)過程中要正確(que)選擇各區的(de)加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)和(he)時(shi)(shi)間，同(tong)時(shi)(shi)應(ying)注意升溫(wen)(wen)速度(du)(du)(du)。一般在100℃以(yi)前，最(zui)(zui)大(da)升溫(wen)(wen)速度(du)(du)(du)不(bu)(bu)超(chao)過6 ℃/s，100℃以(yi)后最(zui)(zui)大(da)升溫(wen)(wen)速度(du)(du)(du)不(bu)(bu)超(chao)過3℃ /s，在冷卻區，最(zui)(zui)大(da)冷卻速度(du)(du)(du)不(bu)(bu)超(chao)過6℃/s。因為過高(gao)的(de)升溫(wen)(wen)速度(du)(du)(du)和(he)降(jiang)溫(wen)(wen)速度(du)(du)(du)都可能(neng)損壞(huai)PCB和(he)芯(xin)片，這種損壞(huai)有時(shi)(shi)是(shi)肉(rou)眼不(bu)(bu)能(neng)觀察到的(de)。不(bu)(bu)同(tong)的(de)芯(xin)片，不(bu)(bu)同(tong)的(de)焊(han)錫(xi)(xi)膏(gao)，應(ying)選擇不(bu)(bu)同(tong)的(de)加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)和(he)時(shi)(shi)間。如CBGA芯(xin)片的(de)回(hui)流溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)應(ying)高(gao)于PBGA的(de)回(hui)流溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，90Pb/10Sn應(ying)較(jiao)63Sn/37Pb焊(han)錫(xi)(xi)膏(gao)選用更(geng)高(gao)的(de)回(hui)流溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。對(dui)免洗焊(han)膏(gao)，其活(huo)性低于非免洗焊(han)膏(gao)，因此，焊(han)接溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)不(bu)(bu)宜過高(gao)，焊(han)接時(shi)(shi)間不(bu)(bu)宜過長，以(yi)防止焊(han)錫(xi)(xi)顆(ke)粒的(de)氧化(hua)。

3、熱(re)(re)(re)(re)風回流焊中，PCB板的底(di)部必須能夠加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)。加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)有(you)兩個目的：避(bi)免由于PCB板單面(mian)受熱(re)(re)(re)(re)而產(chan)生翹曲和變形；使(shi)焊錫膏溶化(hua)時間(jian)縮短。對(dui)大尺寸板返修BGA，底(di)部加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)尤其重(zhong)要。BGA-3592-G返修設備(bei)的底(di)部加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)方式有(you)兩種，一種是熱(re)(re)(re)(re)風加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)，一種是紅外加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)。熱(re)(re)(re)(re)風加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)的優點(dian)是加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)均勻，一般返修工藝建議(yi)采(cai)用(yong)這種加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)。紅外加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)的缺(que)點(dian)是PCB受熱(re)(re)(re)(re)不均勻。

4、要選(xuan)擇好的(de)熱(re)風(feng)回流噴(pen)嘴(zui)(zui)。熱(re)風(feng)回流噴(pen)嘴(zui)(zui)屬于非接(jie)觸式加熱(re)，加熱(re)時依靠高溫空(kong)氣(qi)流使BGA芯片(pian)上各焊點(dian)的(de)焊錫同(tong)(tong)時溶化(hua)。美國OK集團首先發(fa)明這種噴(pen)嘴(zui)(zui)，它將BGA元(yuan)件(jian)密(mi)封，保(bao)證在整(zheng)個回流過程中(zhong)有穩定的(de)溫度環境(jing)，同(tong)(tong)時可保(bao)護(hu)相鄰元(yuan)件(jian)不被對流熱(re)空(kong)氣(qi)加熱(re)損壞（如圖1所示）。

       在(zai)電子產品(pin)尤(you)其是電腦與通(tong)信類電子產品(pin)的生(sheng)產領域，半導體器(qi)件(jian)向微小型化(hua)、多功能(neng)化(hua)、綠色化(hua)發(fa)展，各(ge)種封裝技術不斷涌現，BGA/CSP是當今封裝技術的主流。其優勢(shi)在(zai)于(yu)進一步縮(suo)小半導體器(qi)件(jian)的封裝尺寸，因而提(ti)高(gao)了高(gao)密(mi)度貼裝技術水平，十分適合電子產品(pin)輕、薄、短、小及功能(neng)多樣化(hua)的發(fa)展方向。

       為滿足迅速增(zeng)長的(de)對BGA封(feng)裝(zhuang)(zhuang)技術電路板組(zu)裝(zhuang)(zhuang)需(xu)(xu)求和生(sheng)產者對絲(si)網印刷、對中貼片和焊接(jie)過程控(kong)制(zhi)精度的(de)要求，提高BGA的(de)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)焊接(jie)及(ji)返修質(zhi)量，需(xu)(xu)選擇更安(an)全、更快、更便捷(jie)的(de)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)與(yu)返修設備及(ji)工藝。

        深圳市雙翌光電科技有限公司是一家以機器視覺為技術核心，自主技術研究與應用拓展為導向的高科技企業。公司自成立以來不斷創新，在智能自動化領域研發出視覺對位系統、機械手視覺定位、視覺檢測、圖像處理庫等為核心的20多款自主知識產權產品。涉及自動貼合機、絲印機、曝光機、疊片機、貼片機、智能檢測、智能鐳射等眾多行業領域。雙翌視覺系統最高生產精度可達um級別，圖像處理精準、速度快，將智能自動化制造行業的生產水平提升到一個更高的層次，改進了以往落后的生產流程，得到廣大用戶的認可與肯定。隨著智能自動化生產的普及與發展，雙翌將為廣大生產行業帶來更全面、更精細、更智能化的技術及服務。