浅谈BGA的维修

​1. BGA器件的分类和特点
       说起BGA的返修，首先我们先了解一下这种器件的特点。BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，焊点的加热熔化主要通过封装体与PCB的热传导。
       BGA主要有PBGA，CBGA，CCGA和TBGA几大类，我们目前生产中比较常见的是PBGA和CBGA。
       PBGA （plastic BGA）是塑料封装的BGA，也是目前使用较多的BGA，它使用63/37（有铅）或者305（无铅）成分的焊锡球，焊锡的熔化温度为183℃或者217℃。PBGA的优点是成本较低，容易加工，不过由于塑料封装，容易吸潮。

 CBGA（ceramic BGA）是陶瓷封装的BGA，也有一定范围的应用，CBGA焊球的成分为90Pb/10Sn（它与PCB连接处的焊锡成分仍为63Sn/37Pb）。CBGA是在元件和印制板上采用不熔焊球(实际上是它的熔点大大高于回流焊的温度)，焊球直径为0.889mm，高度保持不变。CBGA的焊锡球较PBGA不容易吸潮，且封装的更牢靠，CBGA芯片底部焊点直径要比PCB上的焊盘大，拆除CBGA芯片后，焊锡不会在PCB的焊盘上。
 BGA与其他类型元件的区别就是焊点在元件本体的下部，不能够通过烙铁等常规工具进行拆卸焊接，而且拆卸焊接过程也不能够看到焊点的熔化和固化过程。这就决定了BGA维修的特殊性。下面我们就从上述应用最广泛的PBGA说起，说说PBGA的返修。

2. BGA器件的返修流程
BGA返修主要有下述几个步骤：准备、拆卸、植球、焊接和检测。
3.1准备：
烘干：这个是最容易让人忽视的程序，但恰恰也是十分重要和关键的程序。电路板和芯片烘干的主要目的是将潮气去除，否则由于焊接时的迅速升温，会使芯片内和电路板的潮气马上气化导致芯片损坏。而烘干后的板子要在 24小时内完成拆卸焊接，同时植球前的芯片也要保证是烘干过的，并且24小时内完成植球。注意烘板前，将温度敏感组件拆下后进行烘烤，例如光纤、电池、塑胶类拉手条等；否则容易造成的器件受热损伤。
产品保护：这个环节也容易被忽视，但也很重要。返修板正面、背面有光纤、附件区域的电池需要拆除后才可返修，若返修单板背面距离返修芯片10mm及10mm以外有散热器、插装晶振、电解电容、塑胶导光柱、非高温条形码、BGA、BGA插座等，须在其表面贴5-6层高温胶纸进行保护。
喷嘴和支撑的准备：对于宽度大于100mm的板子，应该给工作站加热台加支撑，支撑杆位置优选位于PCB板中间，使PCB保持平面，不能支撑到器件上。喷嘴选用实际尺寸比BGA大2～5mm的喷嘴。
拆卸/焊接曲线：由于加热中BGA锡球的实际温度与BGA的尺寸、封装材料、设备的加热系统效率、PCB的大小厚度以至于PCB在工作站的位置都有很大的关系，所以如果电脑中存储了返修曲线程序，那么每次拆卸/焊接前都要测量一下，如果没有程序则需要制作温度曲线。温度曲线板的制作规则和SMT的回流温度曲线板的制作过程是类似，采用一块与返修的PCB相同的试验板，对于BGA元件，要采取底部打孔，把热电偶伸进接触到BGA锡球，然后用高温锡或环氧树脂固定。
       SMT回流焊接工艺中一般使用两种常见类型的温度曲线，它们通常叫做保温型（平台型）和帐篷型（三角型）温度曲线。在保温型曲线中，装配在一段时间内经历相同的温度。帐篷型温度曲线是一个连续的温度上升，从装配进入炉子开始，直到装配达到所希望的峰值温度。返修工作站不同于回流炉，温区有限，想做成平台型的曲线比较困难，所以一般都是采用三角型的曲线。注意控制升温斜率在3度/秒以下；也要注意冷却斜率，冷却快，锡点强度会稍微大一点，但不可以太快而引起元件内部的温度应力，一般冷却斜率不大于5度/秒。制作曲线的关键是要对PCB的底部进行充分的预热，以防止翘曲；回流时间和熔点温度就参考推荐的参数即可。