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BGA焊接采用的回流焊的原理。这里介绍一下锡球在焊接过程中的回流机理。
当锡球至于一个加热的环境中,锡球回流分为三个阶段:
预热
,用于达到所需粘度和丝印性能的溶剂开始蒸发,温度上升必需慢(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。好的冶金学上的锡焊点要求“清洁”的表面。
当温度继续上升,焊锡颗粒单熔化,并开始液化和表面吸锡的“灯草”过程。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。
对于BGA的焊接,我们是采用BGA Rework Station(BGA返修工作站)进行焊接的。不同厂商生产的BGA返修工作站采用的工艺原理略有不同,但大致是相同的。这里先介绍一下温度曲线的概念。BGA上的锡球,分为无铅和有铅两种。有铅的锡球熔点在183℃~220℃,无铅的锡球熔点在235℃~245℃.
清除锡渣
我们要把BGA上多余的锡渣除去,要求是要使BGA表面光滑,无任何毛刺(锡形成的)。
步——涂抹助焊膏(剂)
把BGA放在导电垫上,在BGA表面涂抹少量的助焊膏(剂)。
钢网的作用就是可以很容易的将锡球放到BGA对应的焊盘上。植球台的作用就是将BGA上锡球熔化,使其固定在焊盘上。植球的时候,在BGA表面(有焊盘的那面)均匀的涂抹一层助焊膏(剂),涂抹量要做到不多不少。涂抹量多了或者少了都有可能造成植球失败。将钢网(这里采用的是钢网)上每一个孔与BGA上每一个焊盘对齐。然后将锡球均与的倒在钢网上,用毛刷或其他工具将锡球拨进钢网的每一个孔里,锡球就会顺着孔到达BGA的焊盘上。进行完这一步后,仔细检查有没有和焊盘没对齐的锡球,如果有,用针头将其拨正。小心的将钢网取下,将BGA放在高温纸上,放到植球台上。植球台的温度设定是依据有铅锡球220℃,无铅锡球235℃来设定的。植球的时间不是固定的。实际上是根据当BGA上锡球都熔化并表面发亮,成完整的球形的时候来判定的,这些通过肉眼来观察。可以记录达到这样的状态所用时间,下次植球按照这个时间进行即可。