一、操作指導(dǎo)概述

在BGA返修設(shè)備上進(jìn)行有鉛、無鉛工藝單板面陣列器件維修的操作流程及在維修過程中需要注意的事項(xiàng)。

二、操作指導(dǎo)說明

1 定義

BGA：集成電路的一種封裝形式，其輸入輸出端子(包括焊球、焊柱、焊盤等)在元件的底面上按柵格方式排列。包括但不限于PBGA、UBGA、WBGA、TBGA、CBGA及CCGA。

無鉛BGA：錫球成分為無鉛焊料的BGA。

無鉛BGA信息來源：對(duì)于有編碼的BGA芯片通過PDM進(jìn)行確認(rèn)；對(duì)于新器件暫時(shí)查詢不到器件資料的BGA芯片，由客戶(需要維修單板的人員)提供器件信息。

混合工藝：指使用有鉛錫膏和無鉛BGA裝聯(lián)的工藝。

2 目的

指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作人員在使用返修設(shè)備返修有鉛、混合、無鉛工藝單板面陣列器件時(shí)，如何進(jìn)行程序選擇及調(diào)用、規(guī)范操作人員操作方法和過程，保證返修單板的返修質(zhì)量。

3 適用范圍

適用于返修有鉛、混合及無鉛工藝單板上面陣列器件如PBGA、QFP、PLCC、SOIC、CSP、BGA插座等時(shí)程序的選擇、調(diào)用及返修操作。

4 崗位職責(zé)和特殊技能要求

崗位	職責(zé)	特殊技能要求
維修操作員	設(shè)備正確操作、維護(hù)設(shè)備，填寫各種相關(guān)記錄表格。 緊急故障處理。	具備熟練的維修操作技能
維修工程師	設(shè)備故障排除、設(shè)備參數(shù)設(shè)置及管理，為生產(chǎn)一線操作、保養(yǎng)提供技術(shù)支持，程序調(diào)制與規(guī)劃管理，工藝技術(shù)支持。	返修設(shè)備工作原理、過程，調(diào)試返修溫度曲線

5 內(nèi)容

5.1  返修工具、輔料及設(shè)備

5.1.1  返修工具：BGA返修臺(tái)、電鉻鐵、刮刀、小鋼網(wǎng)、真空吸筆、剪刀、鑷子、畫筆（涂焊膏用）

5.1.2  輔料：膏狀助焊劑Alpha metals(免洗型LR721H2 HV)；清洗劑YC336（有鉛使用），SC-10（無鉛使用）；吸錫編帶；有鉛錫膏(Sn63Pb37、NC-92J)；無鉛錫膏(Sn96.5Ag3.0Cu0.5)；碎白布

5.1.3 返修設(shè)備 SV-550返修臺(tái)

RD-500返修臺(tái)有3個(gè)加熱系統(tǒng)，其中上和下精確加熱目標(biāo)芯片和線路板的是熱風(fēng)型加熱。第3個(gè)是一種區(qū)域發(fā)熱體，從底部逐步地加熱整個(gè)的印制線路板。SV-550需要配備不同尺寸的熱風(fēng)噴嘴進(jìn)行返修不同的器件。

5.1.4   各輔助專業(yè)工具：

BGA返修臺(tái)及返修工具

5.2 操作流程

BGA返修流程

001 生產(chǎn)前準(zhǔn)備

一  單板烘烤準(zhǔn)備及相關(guān)要求：

1）根據(jù)暴露時(shí)間不同，將單板分別給出不同的烘烤要求,

單板暴露時(shí)間：以單板制成板條碼上的加工月份時(shí)間為準(zhǔn)，當(dāng)月單板默認(rèn)1個(gè)月，以此類推。

2）烘烤時(shí)間

1. SMT送修單板默認(rèn)小于24小時(shí)，可以不經(jīng)過烘烤，BGA返修接收單板后10小時(shí)內(nèi)完成返修。

2. 特殊單板、送修人員特殊需求，如器件分析等；反饋工藝人員給出烘烤要求

• 非上2條的其它送修單板，按如下規(guī)定進(jìn)行烘烤。

暴露時(shí)間	≤2個(gè)月	2個(gè)月以上
烘烤時(shí)間	10小時(shí)	20小時(shí)
烘烤溫度	105±5℃	105±5℃

3）在烘板前，接收人員可要求維修送板人或項(xiàng)目人要將溫度敏感組件拆下后進(jìn)行烘烤，例如光纖、電池、塑膠類拉手條等；否則，造成的器件受熱損傷由送板人自行處理。（被拆下器件的安裝等由原來送板責(zé)任人處理；BGA維修不負(fù)責(zé)該工作。）

4）所有單板，烘烤完成取出單板后10小時(shí)內(nèi)完成BGA返修作業(yè)。

5）10小時(shí)內(nèi)不能完成BGA返修作業(yè)的PCB及物料，須放置在干燥箱保存。

二  單板返修前檢查、準(zhǔn)備注意事項(xiàng)：

1）查看單板上是否有扣板和返修芯片(單板返修面與背面)周圍10mm以內(nèi)有高度超過20mm(只要與熱風(fēng)噴嘴產(chǎn)生干涉)的器件，需將扣板及干涉返修的器件拆卸后才可返修；

2）若返修單板正面、背面有光纖、附件區(qū)域的電池需要拆除后才可返修；

3）若返修單板背面距離返修芯片10mm及10mm以外有散熱器、插裝晶振、電解電容、塑膠導(dǎo)光柱、非高溫條形碼、BGA、BGA插座及通孔塑封器件如塑封連接器，須其表面進(jìn)行貼5-6層高溫膠紙密封后才可返修。若在10mm以內(nèi)則需要將相應(yīng)器件拆除(BGA除外)后才可以返修；

4）其他可能在返修過成受熱影響的BGA及其他芯片，塑封器件，需進(jìn)行相應(yīng)隔熱處理。

出現(xiàn)以上4種情況涉及拆、裝相關(guān)器件時(shí)，請(qǐng)送修人自行拆卸后，再送BGA返修工段進(jìn)行返修，否則，造成的器件受熱損傷由送板人自行處理。

三 返修輔料的確定

1） 返修的器件是CCGA、CBGA、對(duì)貼BGA及錫球材料不是63/37的焊錫材料時(shí)，必須使用印刷錫膏方式進(jìn)行返修。錫膏的種類依據(jù)機(jī)種作業(yè)指導(dǎo)書中規(guī)定的錫膏進(jìn)行選別

2） 當(dāng)是63/37的焊錫材料時(shí)，可用助焊膏或印刷錫膏方式焊接；當(dāng)使用錫膏焊接時(shí)，需要用與器件焊盤相對(duì)應(yīng)的印錫小鋼網(wǎng)進(jìn)行印錫。錫膏的種類依據(jù)機(jī)種作業(yè)指導(dǎo)書中規(guī)定的錫膏進(jìn)行選別，助焊膏均使用ALPHA助焊膏LR721H2,100g/瓶

3） 無鉛器件的返修，針對(duì)小于15*15mm的BGA，可以使用涂助焊膏的方式焊接，其他大尺寸BGA必須使用刷錫膏的方式焊接。錫膏的種類依據(jù)機(jī)種作業(yè)指導(dǎo)書中規(guī)定的錫膏進(jìn)行選別，助焊膏均使用ALPHA助焊膏LR721H2,100g/瓶

 

四 返修設(shè)備及其他要求

1）返修前，如果設(shè)備超過30min沒有加熱，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱程序可為任何返修程序

2）單板定位與支撐

支撐桿的位置：支撐桿盡量對(duì)稱分布（盡量使得單板受熱均勻?yàn)樵瓌t），不能碰到底部的器件。支撐桿位置優(yōu)選位于PCB板中間，使PCB保持平面，不能支撐到器件上，并且將卡扣扣緊及定位銷鎖緊。對(duì)于較小PCB，可以采取旋轉(zhuǎn)支撐塊90度來進(jìn)行固定。

BGA返修板的定位與支撐

3） 加熱噴口的選擇和更換

i.選用實(shí)際尺寸比BGA大2～5mm的噴口，注意噴口不能損壞到周邊的元器件，噴口使用完后要放回工裝架的對(duì)應(yīng)位置上。

噴口的更換：拿噴口本體部位轉(zhuǎn)30度即可更換發(fā)熱體上的噴口。注意在更換上部噴口時(shí)一定不要強(qiáng)力拔出，避免損傷真空吸桿和連接的硅膠吸嘴及墊圈。（圖5）

002 拆除BGA 

將返修單板放置在返修臺(tái)上，從各設(shè)備對(duì)應(yīng)的拆除BGA程序目錄中選定相應(yīng)的返修程序?qū)GA進(jìn)行加熱。程序運(yùn)行完畢，從返修臺(tái)取下器件。

1）當(dāng)程序庫中有和單板名稱相對(duì)應(yīng)的程序時(shí)，優(yōu)先選用和單板名稱相同的程序。

一般可依據(jù)BGA的尺寸、大小選取對(duì)應(yīng)的返修程序。（返修程序見5.3條—BGA拆/焊程序選擇對(duì)應(yīng)關(guān)系表）

2）返修程序運(yùn)行完畢后，由設(shè)備自動(dòng)吸取被拆器件，當(dāng)器件表面粗糙不平情況下允許采用鑷子夾??；采用鑷子夾取時(shí)，先用鑷子輕輕撥動(dòng)器件，確定器件已經(jīng)完全融化后立即夾起。

3）拆卸器件后，清理焊盤前，檢查被拆下器件焊盤是否有焊盤掉落，受損等缺陷，如有異常，反饋工程師處理。

4） 拆卸完的BGA，若需要重復(fù)利用，則需要對(duì)BGA植球，具體操作細(xì)節(jié)按《BGA植球作業(yè)指導(dǎo)書》進(jìn)行。

003 清理焊盤

將單板放置在工作臺(tái)上并用烙鐵、吸錫繩將焊盤上多余的殘錫吸走，平整焊盤。

清理時(shí)將吸錫繩放置于焊盤上，一手將吸錫繩向上提起，一手將烙鐵放在吸錫繩上，輕壓烙鐵，將BGA焊盤上殘余焊錫融化并吸附到吸錫線上后，再將吸錫線移至其他位置，去吸取其余部分的焊錫，不能用力在焊盤上進(jìn)行拖拉，避免將焊盤損壞。

有鉛器件焊盤清理，烙鐵溫度<實(shí)測(cè)值>340+/-40℃；無鉛器件焊盤清理，烙鐵溫度<實(shí)測(cè)值>370+/-30℃；對(duì)于CBGA、CCGA焊盤清理，烙鐵溫度設(shè)置<實(shí)測(cè)值>400+/-30℃。清理后用清洗劑清除器件和PCB焊盤上的焊錫殘留物和外來物質(zhì)等，清理干凈后用20X-50X放大鏡檢查器件和PCB焊盤，線路等有無劃傷、脫落受損等缺陷；若有反饋工程師處理。

004 涂抹輔料

根據(jù)001中第三點(diǎn)，確定是采用印錫還是刷涂助焊膏方式進(jìn)行返修。印刷錫膏和刷涂助焊膏的方式如下所述。

（一）刷涂助焊膏：

用畫筆蘸少許助焊膏（圖6），在焊盤上來回輕輕涂抹（圖7）。

檢查焊盤上助焊膏的涂抹情況，要求助焊膏涂布均勻。單板上不可有助焊膏堆積現(xiàn)象。

檢查涂抹好助焊膏的單板焊盤，不可有纖維、毛發(fā)等殘留；若有需要重新清洗后，再次涂抹。

BGA芯片上涂抹助焊膏

（二）印錫膏

選擇對(duì)應(yīng)的印錫鋼網(wǎng)，將印錫的小鋼網(wǎng)定位并用膠帶粘貼與PCB上（以固定鋼網(wǎng)，并防止錫膏外溢）；注意需要使鋼網(wǎng)開口和焊盤完全重合，不錯(cuò)位。（圖8）

用刮刀取適量錫膏，然后在小鋼網(wǎng)上刮過。刮錫膏時(shí)盡量使錫膏能在鋼網(wǎng)和刮刀之間滾動(dòng)。（圖9）

用手或工具向上慢慢的提起鋼網(wǎng)，提取的過程中，要減少手的抖動(dòng)。

目檢印錫質(zhì)量及周圍是否有濺錫，看焊盤是否有漏印、連錫、少錫、拉尖、偏位等不良情況。（圖10）有則需要用洗板水將焊盤清理干凈，并待洗板水揮發(fā)后重新印刷。

清洗鋼網(wǎng)和刮刀，放回原位，待下次取用。

鋼網(wǎng)對(duì)位涂布錫膏

備注：

1.針對(duì)布局較密，PCB上無法放置小鋼網(wǎng)的情況，也可以用在器件上印錫的方式。用植球鋼網(wǎng)放置在BGA球上，印錫膏的方法與PCB上印錫膏方法相同，注意小心操作，避免損壞BGA。

2.印刷的錫膏，助焊膏，清洗用的環(huán)保水等輔料的使用參考《維修用輔料使用規(guī)范》，并記錄在相應(yīng)的不良板條碼中

005 貼放BGA

1）將涂抹好輔料的單板平穩(wěn)放置在工作臺(tái)上，并對(duì)單板底部進(jìn)行均勻支撐（具體按001 生產(chǎn)前準(zhǔn)備中的單板定位與支撐要求進(jìn)行設(shè)置）。啟動(dòng)影像對(duì)位系統(tǒng)，將器件放在機(jī)器噴口中的吸嘴上，使器件和焊盤的影像重合，運(yùn)行機(jī)器，完成貼放動(dòng)作。（具體步驟參見《RD-500操作規(guī)程》）

貼放BGA前，需核對(duì)BGA的編碼、方向要和維修單板一致；檢查BGA器件的焊球是否有異常，如焊球大小不一、缺球、焊球形狀不規(guī)則等。

2)  貼放器件，一定要仔細(xì)觀察、調(diào)整，使器件圖像和焊盤圖像完全重合，或核對(duì)器件絲印框與器件平齊。

采用印錫返修時(shí)，必須使用設(shè)備將BGA貼放在PCB上，不得使用手工放置。

采用刷助焊膏返修時(shí)，可以用手工放置器件。普通單板，以絲印框?yàn)闇?zhǔn)進(jìn)行對(duì)位；如果是無絲印單板，以焊盤對(duì)角的蝕刻框?yàn)闇?zhǔn)對(duì)位；無任何外框標(biāo)記的單板，必須采用機(jī)器對(duì)位、貼片。

3） 器件貼放后，需要檢查返修器件的高度是否一致，是否高度不平、器件傾斜等異常。

006 焊接BGA

先按001 生產(chǎn)前準(zhǔn)備中的單板定位與支撐要求進(jìn)行設(shè)置好支撐并定位好PCB，位置確定后再從各設(shè)備的焊接BGA程序目錄中調(diào)用相應(yīng)程序?qū)GA進(jìn)行加熱，程序運(yùn)行完畢，完成器件焊接過程。待單板冷卻后取走PCB。

注意操作過程中需密切關(guān)注單板焊接情況，若有燒焦、嚴(yán)重變形等異常，需立即停止機(jī)器，保留現(xiàn)場(chǎng)，并反饋工程師處理。同一塊PCB板最多返修3次，同一個(gè)BGA最多返修2次。

007 焊后檢驗(yàn)

焊接完成，需要對(duì)單板進(jìn)行檢驗(yàn)。重點(diǎn)檢驗(yàn)以下事項(xiàng)：

1） 目視BGA四周的焊點(diǎn)，看是否有虛焊，連錫，背面冒錫珠等缺陷。并用X-Ray確定沒有焊接質(zhì)量問題后（必要時(shí)可用3D顯微鏡檢查焊接狀況），才可以進(jìn)行下一塊單板返修或交接給下一工序。

2） 檢查被焊接器件周圍，是否有濺錫、及其它缺陷，檢查單板背面是否有CHIP件等被頂針壓壞。

3） 用洗板水清洗BGA周圍多余的助焊膏殘留。

5.3  BGA返修拆、焊程序選用對(duì)應(yīng)表

拆B(yǎng)GA程序選用對(duì)應(yīng)表—有鉛

BGA大小 單板厚度	15×15+/-5mm	25×25+/-4mm	33×33+/-3 mm	42×42+/-5 mm
1.6MM+/-10%	R-1.6mm-15×15	R-1.6mm-25×25	R-1.6mm-33×33	R-1.6mm-42×42
2MM+/-10%	R-2mm-15×15	R-2mm-25×25	R-2mm-33×33	R-2mm-42×42
2.5MM+/-10%	R-2.5mm-15×15	R-2.5mm-25×25	R-2.5mm-33×33	R-2.5mm-42×42
3MM+/-8%	R-3mm-15×15	R-3mm-25×25	R-3mm-33×33	R-3mm-42×42

 

焊BGA程序選用對(duì)應(yīng)表—有鉛

BGA大小 單板厚度	15×15+/-5mm	25×25+/-4mm	33×33+/-3 mm	42×42+/-5 mm
1.6MM+/-10%	P-1.6mm-15×15	P-1.6mm-25×25	P-1.6mm-33×33	P-1.6mm-42×42
2MM+/-10%	P-2mm-15×15	P-2mm-25×25	P-2mm-33×33	P-2mm-42×42
2.5MM+/-10%	P-2.5mm-15×15	P-2.5mm-25×25	P-2.5mm-33×33	P-2.5mm-42×42
3MM+/-8%	P-3mm-15×15	P-3mm-25×25	P-3mm-33×33	P-3mm-42×42

 

拆B(yǎng)GA程序選用對(duì)應(yīng)表—無鉛

BGA大小 單板厚度	15×15+/-5mm	25×25+/-4mm	33×33+/-3 mm	42×42+/-5 mm
1.6MM+/-10%	R-1.6mm-15×15-PBF	R-1.6mm-25×25-PBF	R-1.6mm-33×33-PBF	R-1.6mm-42×42-PBF
2MM+/-10%	R-2mm-15×15-PBF	R-2mm-25×25-PBF	R-2mm-33×33-PBF	R-2mm-42×42-PBF
2.5MM+/-10%	R-2.5mm-15×15-PBF	R-2.5mm-25×25-PBF	R-2.5mm-33×33-PBF	R-2.5mm-42×42-PBF
3MM+/-8%	R-3mm-15×15-PBF	R-3mm-25×25-PBF	R-3mm-33×33-PBF	R-3mm-42×42-PBF

 

焊BGA程序選用對(duì)應(yīng)表—無鉛

BGA大小 單板厚度	15×15+/-5mm	25×25+/-4mm	33×33+/-3 mm	42×42+/-5 mm
1.6MM+/-10%	P-1.6mm-15×15-PBF	P-1.6mm-25×25-PBF	P-1.6mm-33×33-PBF	P-1.6mm-42×42-PBF
2MM+/-10%	P-2mm-15×15-PBF	P-2mm-25×25-PBF	P-2mm-33×33-PBF	P-2mm-42×42-PBF
2.5MM+/-10%	P-2.5mm-15×15-PBF	P-2.5mm-25×25-PBF	P-2.5mm-33×33-PBF	P-2.5mm-42×42-PBF
3MM+/-8%	P-3mm-15×15-PBF	P-3mm-25×25-PBF	P-3mm-33×33-PBF	P-3mm-42×42-PBF

 

備注：RD-500程序欄不能顯示小數(shù)點(diǎn)，用“_”來替代表示PCB板厚度的小數(shù)點(diǎn)，如：1_6mm表示1.6mm。

 

5.4  無鉛單板（工藝屬性Y2），混裝工藝單板（工藝屬性Y3）返修注意事項(xiàng)：

針對(duì)無鉛器件，返修器件尺寸大于15*15mm的，必須采用印刷錫膏的方法進(jìn)行返修；不得采用涂布助焊膏的方式返修。

針對(duì)無鉛單板（工藝屬性Y2），BGA返修涉及到的工具、耗材、吸錫帶、烙鐵、布片等，不能與有鉛BGA返修工具混用，并在工具上標(biāo)示“無鉛專用”。

3） 混合工藝單板（工藝屬性Y3）返修注意事項(xiàng)：

對(duì)于返修的無鉛BGA面陣列器件(器件沒有損壞)采用重新植有鉛的錫球，植好球后用對(duì)應(yīng)有鉛BGA返修焊接程序進(jìn)行返修。

對(duì)于重新領(lǐng)料返修的BGA面陣列器件焊接，若BGA器件為無鉛器件則必須用無鉛BGA返修焊接程序進(jìn)行返修。

5.5  其他注意事項(xiàng)：

1）設(shè)備在正常的拆裝器件時(shí)，禁止對(duì)單板進(jìn)行任何操作，不可碰撞定位夾具、調(diào)整頂針位置等。

2）在對(duì)單板進(jìn)行操作時(shí)，注意防靜電防護(hù)工作。

附：返修作業(yè)流程圖

1，將合適的小鋼板,放置于焊墊上方，小鋼板的厚度一般是在100um~200um之間,鋼板尺寸限于周圍零件所空出的區(qū)域大小，因此通常都只比BGA大一點(diǎn)而已。
2，將所需要的錫膏印至PCB上，但通常Rework的狀況下,并非得要上錫膏不可,在正常條件下,只要涂上一層Flux即可。

1，使用影像對(duì)位可確保零件于Reflow時(shí)獲得準(zhǔn)確的焊接。
2，尤其是μBGA及CSP對(duì)位時(shí)更需要依靠此功能，不像大尺寸BGA使用人工或機(jī)械對(duì)位有些許偏移,尚能因錫鉛的內(nèi)聚力而自動(dòng)對(duì)位。

1，BGA的回焊對(duì)基板而言是以局部加熱的方式進(jìn)行,除依靠特殊設(shè)計(jì)之加熱風(fēng)罩外,尚須有底部加熱器,協(xié)助零件下方基板的預(yù)熱。
2，其加熱過程之Profile和正常Reflow相似。因此加熱風(fēng)罩的設(shè)計(jì)功能非常重要,尤其是不能因過熱或不均而傷害到零件本身或周圍的零件與基板。

無論是Rework之零件表面或基板上之焊接,均需充分的清理表面之殘錫或氧化物質(zhì)。以確保焊接后之可靠度。除錫的方式種類繁多,如下圖所示,可用吸錫線或真空吸取的方式作業(yè)。

因回焊作業(yè)中所須之Flux,可透過錫膏印刷中供應(yīng),也可直接沾附Flux使用而不需經(jīng)過錫膏印刷。下圖為供應(yīng)一定厚度之Flux鋼模。

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