BGA维修技术手册.ppt

BGA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 plasticBGA 塑料封装的BGA CBGA ceramicBGA 陶瓷封装的BGA CCBGA ceramiccolumnBGA 陶瓷柱状封装的BGA TBGA tapeBGA 载带状封装的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 RAY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 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 显示屏界面上将会显示提示 MECHAINTALING 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 ProfileName 中选定BGA吸取温度曲线程序 5 根据BGA尺寸大小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OPTICSARM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OPTICSARM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 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 370 20 60W 恒温烙铁 320 20 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BGA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PACE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 0MMPITCH的BGA选择0 5MM 0 8MMPITCH的BGA选择0 4MM 0 65MMPITCH的BGA选择0 3MM 0 5MMPITCH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 MECHAINTALING 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 ProfileName 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 用鼠标单击OPTICS选项卡 再单击OPTICSARM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Componentpick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 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30 60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2 12开始下一个产品的安装过程 安装BGA RD 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 温度设置 PACEBGA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 PACEBGA维修台温度设置参考 参考下面附件 温度设置 PACEBGA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 500BGA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 500BGA维修台温度设置参考 温度设置 RD 500BGA返修台 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 RH 75 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 PACEBGA维修台高温区域小心烫伤 注意戴手套 RD 500BGA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 THEEND