【正文】 部光源照 PCB 上印好錫膏的BGA 焊盤，調(diào)節(jié)焦距使監(jiān)視器顯示的圖像最清晰。然后拉出 BGA 專用的反射光源，照BGA 器件底部使器件圖像更清晰。調(diào)整 工作臺的 X、 Y、 Z 方向旋鈕，使 BGA 器件的底部圖像與 PCB 焊盤圖像完全重合。大尺寸的 BGA 器件可采用逆向功能。在確定 BGA器件底部圖像與 PCB 焊盤圖像完全重合后將吸嘴向下移動，把 BGA 器件貼裝在 PCB上，然后關閉真空泵。 第三步：再流焊接。再流焊接過程中最重要的一步是設置好焊接溫度曲線。芯片返修回流焊的曲線應該與芯片的原始焊接曲線相接近。熱風回流焊可分為 5 個區(qū)域，溫度和時間均可分別設置。詳情見表 21 有鉛 /無鉛焊接溫度曲線參數(shù)。 成都工業(yè)學院 通信工程系畢業(yè)設計論文 21 有鉛與無鉛的兼容性問題 BGA 芯片。這時 的再流焊接溫度一般應設為 205℃，因為在這個溫度下錫膏完全熔化，但 BGA 器件沒有熔化，也可以形成一個有效的連接。 BGA 芯片與有鉛 BGA 芯片。這時的再流焊接溫度應一般設為 220℃ —225℃，從而形成可靠的焊接連接。因為再流焊接如設為 210℃，錫銀銅的焊球則沒有完成熔化，在形成的焊點的電導通但是焊膏沒有完全熔化電路板變形，密集產(chǎn)生焊點脫焊焊盤。這是 BGA 返修設置溫度曲線時需要注意的問題。 設置完合適的溫度曲線之后，我們選擇與器件尺寸相匹配的四方形熱風噴嘴，并將熱風噴嘴安裝在加熱器的連接桿上，要注意安裝 平穩(wěn)。然后將熱風噴嘴扣在 BGA器件上，要注意器件四周的距離均勻。打開加熱電源調(diào)整熱風量，開始焊接。焊接時一般將風量開到最大。在再流焊接過程中我們可以清楚的看到焊球熔融的過程。焊接完成后向上抬起熱風噴嘴，取下表面組裝板。 BGA 焊點的檢測 焊接缺陷 由于 BGA 的焊點在器件的底部，所以很難像其它表面貼裝元件一樣直接看到其焊接的效果。所以 BGA 的焊接質(zhì)量檢驗需要 X 光或超聲波檢測設備。我們把焊好后的PCB 板放入 X 光檢測設備或電子顯微鏡中，檢測會發(fā)現(xiàn) BGA 焊點與其它表面貼裝元件一樣，主要存在以下 缺陷，包括少焊球、錫球，空洞，錫裂，翹曲，焊點扭曲，焊球塌陷不良，橋接等，如圖 212 所示。 （ a）錫裂 （ b）少錫球 成都工業(yè)學院 通信工程系畢業(yè)設計論文 22 （ c）翹曲 （ d）小錫球 （ e）橋接 （ f）焊球塌陷不良 圖 212 焊接缺陷 缺陷的原因 在焊盤設計合理的情況下，再流焊后 BGA 底部與 PCB 之間的距離比焊前塌陷 1/5— 1/3 屬于正常。如果焊球塌陷太少則說明溫度不夠，容易發(fā)生虛焊和冷焊；如果焊球塌陷太大，說明溫度過高，容易發(fā)生橋接。盡管上述種種情況中有些是永遠不可接受的，但其中很多情況在不同程度上還是可以允許的這主要取決于它們在哪類產(chǎn)品中。如飛機和醫(yī)療等電子產(chǎn)品必須是可靠地，但我們可以允許便攜式的微小計算器的外觀瑕疵，只要可以工作就行。 錫 裂：由于焊接過程中器件的移動所造成； 空 洞： 由于焊接過程中升溫太快所造成； 翹 曲：由于器件四周受熱不均所造成； 橋 接：由于焊接過程中錫膏過多或植球過程中錫球偏移焊盤所造成； 少焊球：由于返修過程錫球缺少造成的； 小錫球：由于焊料過多所造成； 焊球塌陷不良：主要是焊接溫度不夠，與焊膏量和焊盤大小有關； 成都工業(yè)學院 通信工程系畢業(yè)設計論文 23 返修注意事項 返修的常規(guī)要求 ：在返修過程中，無論是拆卸還是焊接，采用手工電烙鐵時，每個焊接端子、元器件引腳、每根導線的平均處理時間應控制在 23s 內(nèi)。采用熱風返修設備時，在返修時要求焊點的 升溫速率要小于 ℃ /s，返修時焊點峰值溫度要小于 235℃，整個返修過程應控制在 60s80s 之間。 ：印制電路組件板的返修時限于單面、雙面和多層板的修復或者改裝。沒有組裝的裸板是不屬于返修范圍的，組裝后的印制電路組件板的不允許進行校平修復的。以為板面上有許多已安裝焊接好的元器件，對其進行校平修復會造成焊點開裂的危險，因此，這種做法在返修工作中是絕對禁止的。 印制電路組件板在返修前應以技術文件為依據(jù)，并且應該編制相應的工藝文件，不要認為這不是常規(guī)工藝任務，不用另外編制工藝卡了。從調(diào)試 人員、電路設計人員、生產(chǎn)線、列、行試驗中等需要返修的電路板，一定不能拿來就進行返修操作。在 QJ2940標準、 IPC771 IPC7721 標準中對此問題也是這樣要求的。 在印制電路組件板的返修工作中，有事會對某種故障特征或故障器件作問題機理分析，對有這種要求的返修工作，返修前應看清故障的特征（有條件的可以取照），針對故障現(xiàn)象技術人員對問題應大概有個基本分析與把握，然后再讓操作人員小心地從組裝板上取下故障元器件，這時就可以驗證對故障問題的分析了。拆除下來的故障元器件應保持原樣，封裝在紙袋內(nèi)，并注明需要標注 的內(nèi)容（如：拆除時現(xiàn)象；或作現(xiàn)場質(zhì)量分析之用；或送專門分析驗證處之用等），作為質(zhì)量可追溯性檢查、存檔。 在返修操作中最好沒有到工序完成后，都進行檢驗后再繼續(xù)下面的操作，因為返修操作常常會造成相關影響，這樣做能確保返修組裝件的最終整體質(zhì)量。 ： (1)元器件拆除： 元器件拆除的目標是：快速、一致、無損。 如果需要，應對組件或元器件做預熱或輔助加熱，避免熱沖擊?？焖?、可控、均勻提供熱量，力求所有焊點同時熔化。應避免對元器件、組件、相鄰元器件和它們的焊點造成熱和機械的破 壞。插裝件應使用真空吸取焊料的方法一次性完成拆除，避免反復操作。 (2)焊盤準備 焊盤準備應以一個新元器件的安裝要求來執(zhí)行，嚴禁對焊盤進行熱和機械的破壞，其步驟是： ①除焊：采用吸錫槍、吸錫帶、真空吸錫設備等技術完成； ②清潔焊盤：清除助焊劑殘留物 ③焊料預填：用電烙鐵或加熱工具對焊盤預涂焊料，焊料的多少應根據(jù)被焊接元器件形狀規(guī)格大小進行預填。 (3)元器件的安裝 應將元器件準確安裝到焊盤上，保證方向、極性不出錯，與印制導線連接可靠。如需要可對元器件或組件進行預熱處理，目的是保證焊料再流時組裝 的各部分溫度盡量一致，確保再流結(jié)果，實現(xiàn)可靠連接。 成都工業(yè)學院 通信工程系畢業(yè)設計論文 24 返修限定條件 在焊接操作中對返修的限定條件是由于電路工作不正?；蛟骷p傷，或由于其他損壞（比如鄰近元器件的導線）而必須拆除更換元器件，這時才能允許進行返修的操作。 一般來說，拆除下路的元器件不要再使用，應用相同規(guī)格型號的新元器件進行替換。在拆除元器件時，必須要在安裝密度足以保證其他相鄰元器件不受到損傷，并且能夠完整保護的情況下才能進行返修。 印制電路組件上的焊盤，原則上只能返修一次，即只能更換一次元器件。有嚴格要求、價格昂貴的產(chǎn)品在返 修時，應報送本單位主管技術的領導，經(jīng)批準后才能進行返修操作。 返修準則 ，有必要恢復其功能時，應允許進行返修。 。 ，應不妨礙電子組件符合裝焊相關的工藝技術要求。 ，應允許返工且不能認為是修復。所有返工后的焊點特性應符合工藝文件要求。 。 （重新焊接、 重新布線等），應該算是一處返修。 ，無論這個元器件有多少個焊點，應該認為是一處返修。 返修限制 ：無論采用什么樣的返修手段，修復后的印制電路組件不應降低產(chǎn)品原有的質(zhì)量，仍然應能滿足印制電路組裝件的相關技術要求。在對返修數(shù)量的問題上，工藝上也應該有所規(guī)定和要求，在 QJ2940 標準中，對 PCB 組裝板上返修數(shù)量的規(guī)定是：任意 25 ㎝ 2面積內(nèi)，涉及焊接操作的修復不應超過三處；任意 25 ㎝ 2面積內(nèi)，涉及黏結(jié)的修復應不超過兩處。對任何一塊印制電路板組裝件，修復（包括焊接和 黏結(jié)）的總數(shù)應限于六處。一處修復是指一個元器件或一個連接器的修復，并包括在其一根引線或多跟引線上的操作。 ，所以應該允許這些焊點返工，而且這種情況產(chǎn)生的返工不能認為是修復。對返工后的焊點應該按照常規(guī)生產(chǎn)的工藝要求進行焊接和檢驗。不管是改裝還是返工，原則上一個焊點最多允許三次返工。 成都工業(yè)學院 通信工程系畢業(yè)設計論文 25 第 3 章 簡易 BGA 返修工作臺及返修工具設計 隨著我國電子產(chǎn)品制造與裝配工藝水平的不斷提高，我國已成為電子產(chǎn)品的重要產(chǎn)業(yè)基地。與之相適應，不可避免地需要大量的電子產(chǎn)品制造 、裝配與調(diào)試以及維修的技術人員和工作人員。 BGA 等的封裝原件本身價格昂貴，很多公司不得不采取對高集成度原件的返修工作，從而更好的節(jié)約成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。所以對維修人員來講，熟練的掌握 BAG 返修臺的工藝技術，以適應市場和人們對電子產(chǎn)品，修理組裝的需要。 學校作為一個人才培養(yǎng)基地，對于學生的動手實踐操作的培訓已然是必不可少的，尤其是我校的的校訓也是“手腦并用”，所以更應該注重對學生的動手及實踐操作進行嚴格有效的培訓。但是，隨著科技和市場發(fā)展的需求，如今的返修工作臺大多出現(xiàn)于各類批量生產(chǎn)維修產(chǎn)線上。而這些設備一般 是大型化、自動化、多功能化。因此價格都非常的昂貴，且維修和保養(yǎng)費用較高。對于學校的實驗室而言，我們需要的僅僅是小型的、簡易的、功能普及返修工作臺，能夠提供基本等的實驗操作演練及實驗步驟的熟悉即可。顯然這種大型的、價格昂貴的設備對于學校實驗室是不適用的。 本文將介紹一種適用于學校實驗室的簡易 BGA 返修臺設計構想，這種工作臺個體較小、可拆卸、且有大型返修臺的基本功能。能夠?qū)σ恍?BGA 元件進行簡單的拆卸、返修、安裝等操作。但由于其簡易化，對于一些精確度及要求上有所不足。僅限于一些課時操作練習及精確度要求不 高的元件返修。 簡易 BGA 返修工作臺設計 設計構想和思路 ，因為節(jié)約成本和批量生產(chǎn)的原因，對于 BGA 的返修有其嚴格的操作流程和相對應的操作設備。這些設備一般都是大型化、自動化、和系統(tǒng)化、多功能化。因此，整體來講結(jié)構和功能繁多，對于工作人員也要求對操作流程和操作設備要相當?shù)氖煜?。比如對于不同型號?guī)格的 BGA 器件我們需要進行什么樣的操作，使用哪些設備；對于不同的 BGA 器件的拆卸需要設定不同的溫度曲線參數(shù)，如有鉛 BGA 和無鉛 BGA；對于不同 BGA 器件的安裝 需要調(diào)節(jié)怎樣的波峰焊接高度；對于設備無法返修需要人工操作的設備該如何進行，諸如此類的問題都需要操作人員對于設備和操作流程的熟悉。 所以對于學校這樣一個教學科研的基地，對學生的實踐操作、自主研究以及操作練習成為了一種教學的發(fā)展趨勢。然而我們也同樣知道，對于學校這樣一個教學基地，這樣一種大型化、自動化、多功能化、批量生產(chǎn)化，且價格昂貴的設備時完全不適合的。學校無法拿出那么多的資金去購買一個無法完全使用其功能的設備，而且還需要花費人力、物力、財力去維護和保養(yǎng)。學校這樣一個教育培訓基地，所需要的是一種經(jīng)濟化、實用化 的設備，能夠提供日常的教學演練和實踐操作等工作就是最好的。這也是做這樣一個研究的意義和必要性。 所以這樣一個設備需要簡易，且完善的大型設備的一些基本功能必須要有，如BGA 元器件的拆除功能， BGA 元器件的吸取功能， BGA 元器件的重新安裝功能等是必須要有的。而對于元器件的視覺對位因為不是生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求，所以可以不需要直接人工對位即可。而例如 BGA 元器件拆卸時的溫度曲線參數(shù)設置，同樣是因為要求的不同可以不需要。 因此一個 基本 的 BGA 返修臺能實現(xiàn)的基本功能的構成有：機架、加熱器、 PCB 固成都工業(yè)學院 通信工程系畢業(yè)設計論文 26 定支架和器件拾取裝置。 ，只由機架、加熱器、 PCB 固定支架和器件拾取裝置等結(jié)構。因此，改設備與生產(chǎn)線上的完成設備相比較其自動化功能有所缺失。如通過計算機編程實現(xiàn)錫球焊接溫度曲線參數(shù)的設置，吸嘴和熱風噴嘴的移動高度、溫度、負壓值需要由人工控制； PCB 板的貼裝安放需手動完成；返修元器件的對位需人工完成；焊接完成后 BGA 焊點的檢查沒有專門的檢查設備；所以本裝置僅適用于學校課時練習以及操作演練所用。 首先，機架作為整個設備的框架