7個(gè)步驟教你如何快速?gòu)膒cb板中移除塑封球柵陣列封裝 (PBGA)

PBGA是一種封裝形式，其主要區(qū)別性特征是利用焊球陣列來(lái)與基板（如PCB）接觸。此特性使得PBGA相對(duì)于其他引腳配置不同的封裝形式（如單列、雙列直插、四列型）有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，那就是能夠?qū)崿F(xiàn)更高的引腳密度。PBGA封裝內(nèi)部的互連通過(guò)線焊或倒裝芯片技術(shù)實(shí)現(xiàn)。包含集成電路的PBGA芯片封裝在塑封材料中。

圖1. PBGA器件示意圖

PBGA器件返修將PBGA器件裝配到PCB上之后，若發(fā)現(xiàn)缺陷，應(yīng)當(dāng)返修以移除不良器件，并換上工作正常的器件。移除器件之前，應(yīng)加熱不良器件直至焊接接頭液化，以便于從電路板上移除不良器件。

具體介紹以上7個(gè)步驟前，先來(lái)說(shuō)說(shuō)移除器件和分層該注意的事兒。

移除器件時(shí)，可能會(huì)在PBGA和/或PCB上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。應(yīng)小心移除不良器件，避免損傷PCB、鄰近器件及不良器件本身，尤其是若用戶打算對(duì)不良器件進(jìn)行故障分析時(shí)。

PBGA器件上若有過(guò)大應(yīng)力，例如將器件加熱到額定峰值溫度以上或過(guò)度暴露于高溫下，可能導(dǎo)致封裝分層或外部物理?yè)p壞（參見(jiàn)圖2和圖3）。對(duì)于要做進(jìn)一步分析的器件，移除不當(dāng)所引起的分層會(huì)加大找出真正故障機(jī)制的難度。因此，為了進(jìn)行有效的故障分析，妥善移除不良器件是十分必要的。

圖2. 過(guò)度加熱引起PBGA器件的基板和塑封材料之間分層 （通過(guò)掃描聲學(xué)顯微鏡觀測(cè)）

圖3. 過(guò)度加熱導(dǎo)致PBGA上出現(xiàn)裂紋的低放大率圖像 （側(cè)視圖）

控制返修溫度以免損壞PBGA器件和PCB。應(yīng)當(dāng)考慮由于熱質(zhì)量不同，相比基于引線框的封裝，例如標(biāo)準(zhǔn)外形集成電路 (SOIC) 和引線框芯片級(jí)封裝 (LFCSP)，PBGA的加熱速度可能更快。注意，用耐熱帶蓋住器件周圍的區(qū)域可提供進(jìn)一步的保護(hù)。此外，建議加熱PCB下方以降低PCB上下兩面的溫差，使板彎曲最小。

定義返修工具設(shè)置時(shí)，應(yīng)標(biāo)定溫度曲線。首次返修特定器件時(shí)，這種標(biāo)定尤其重要。還需要利用不同的主體尺寸、焊料成分或不同的PCB材料、配置、尺寸和厚度對(duì)PBGA器件進(jìn)行標(biāo)定，因?yàn)樗鼈兛赡苡胁煌臒豳|(zhì)量值。

標(biāo)定必須包括對(duì)溫度、時(shí)間和設(shè)備工具的其他設(shè)置進(jìn)行監(jiān)控（參見(jiàn)圖4）。應(yīng)將熱電偶裝配到板組件的不同部分，如PBGA器件上部和PCB上部（參見(jiàn)圖5）。分析時(shí)間和溫度曲線數(shù)據(jù)，從評(píng)估中獲得器件移除的有效參數(shù)。

圖4. 器件移除評(píng)估的簡(jiǎn)化流程圖

圖5. 器件移除標(biāo)定設(shè)置示意圖

去錫。利用吸錫線和刀片型烙鐵去除焊盤(pán)上過(guò)多的焊料（參見(jiàn)圖6）。所選刀片的寬度應(yīng)與器件占用的最大寬度相匹配。刀片溫度必須足夠低，以避免損壞電路板?？蓪⒑竸┩吭诤副P(pán)上，然后用吸錫線和烙鐵去除過(guò)多焊料。

圖6. PCB焊盤(pán)去錫

清潔。在返修區(qū)域上用清洗劑清潔，并用無(wú)絨布擦干凈。使用的清洗劑取決于原始總成所用的焊膏類型。

可利用模板來(lái)將焊膏涂敷到PCB焊盤(pán)上。模板對(duì)齊精度是使回流焊錫處理保持均勻的關(guān)鍵。使用與電路板裝配相同的PBGA孔徑幾何圖形和模板厚度。使用梯形孔徑（參見(jiàn)圖7）以確保焊膏均勻釋放并減少污點(diǎn)。

圖7. 模板孔徑幾何圖形（A比B長(zhǎng)）

某些情況下，利用模板將焊膏均勻精確地涂敷在PCB焊盤(pán)上可能不可行，尤其是對(duì)于器件密度高或幾何空間緊張的電路板。這種情況下，應(yīng)考慮將焊膏涂敷在器件底部的焊球上。為此，可利用模板將焊膏涂敷在焊球上端，或?qū)⒑父喾峙浣o所有焊球（參見(jiàn)圖8和圖9）?？衫脤ｉT(mén)設(shè)計(jì)的夾具和/或返修設(shè)備來(lái)達(dá)到這一目的。

圖8. 焊膏模板將焊膏印制到焊球上

圖9. 將焊膏分配到焊球上

圖10. 利用分光束光學(xué)系統(tǒng)對(duì)齊PCB和器件

貼片精度取決于所用的設(shè)備或工藝。雖然PBGA封裝在回流焊過(guò)程中往往會(huì)自動(dòng)對(duì)齊，但應(yīng)確保貼片偏差小于 PCB焊盤(pán)寬度的50%。若對(duì)齊誤差過(guò)大，焊料橋接可能引起電氣短路。