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带你快速了解焊接BGA芯片的原理与方法

作者:杰森泰 发布时间:2022-01-05

BGA的全称Ball Grid Array(焊球阵列封装),它是在IC基板的底部制作阵列,锡球作为电路的引脚与PCB板焊盘互接。采用该项技术封装的器件是一种表面贴装器件。


  BGA焊接采用的回流焊的原理。在这里介绍一下锡球在焊接过程中的回流机理。当锡球置于一个加热的环境中,锡球回流分为三个阶段:


预热


  首先,用于达到所需粘度和丝印性能的溶剂开始蒸发,温度上升慢(大约每秒5° C),以限制沸腾和飞溅,防止形成小锡珠,还有,一些元件对内部应力比较敏感,如果元件外部温度上升太快,会造成断裂。


  助焊剂(膏)活跃,化学清洗行动开始,水溶性助焊剂(膏)和免洗型助焊剂(膏)都会发生同样的清洗行动,只不过温度稍微不同。将金属氧化物和某些污染从即将结合的金属和焊锡颗粒上清除。


  当温度继续上升,焊锡颗粒首先单独熔化并开始液化。这样在所有可能的表面上覆盖,并开始形成锡焊点。


回流


  这个阶段最为重要,当单个的焊锡颗粒全部熔化后,结合一起形成液态锡,这时表面张力作用开始形成焊脚表面,如果元件引脚与PCB焊盘的间隙超过4mil(1 mil = 千分之一英寸),则极可能由于表面张力使引脚和焊盘分开,即造成锡点开路。


冷却


  冷却阶段,如果冷却快,锡点强度会稍微大一点,但不可以太快否则会引起元件内部的温度应力。


  手工焊接BGA一般分为以下3个步奏:处理焊盘,对位,焊接。


1、处理焊盘


  首先用洗板水或者无水酒精对PCB板焊盘进行清理,然后在焊盘表面用毛刷均匀的涂抹上一层助焊膏。



2、芯片对位


  一般PCB对应着BGA芯片的位置,都会有白色的丝印边框用做对位使用。首先把BGA芯片的一脚位置和PCB标注的一脚位置进行正确放置,然后依据丝印边框把BGA芯片对齐。丝印边框和芯片的四边位置要同等,这样芯片背面的锡珠就完全和焊盘重合一致了。


3、焊接


  BGA焊接一般采用BGA返修台进行操作,常见的返修台多为三温区热风型BGA返修台。根据BGA芯片锡珠的成份设定好需要的温度曲线。一般有铅锡珠上部热风设置225℃,下部热风设置245℃。无线锡珠一般上部热风设置245℃,下部热风设置260℃(由于BGA返修台的厂家不同,以上温度为参考温度)。设定好温度曲线之后,然后把PCB放到返修台的机械夹具上面,把芯片和上下风嘴垂直对应之后,用夹具固定住PCB,启动返修台进行加热。


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