BGA焊臺外觀形態(tài)

BGA的意思就是用BGA封裝工藝封裝的芯片。

BGA主要有四種基本類型:PBGA、CBGA、CCGA和TBGA，一般都是在封裝體的底部連接著作為I/O引出端的焊球陣列。這些封裝的焊球陣列典型的間距為1.0mm、1.27mm、1.5mm，焊球的鉛錫組份常見的主要有63Sn/37Pb和90Pb/10Sn兩種，焊球的直徑由于目前沒有這方面相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)而各個(gè)公司不盡相同。從BGA的組裝技術(shù)方面來看，BGA有著比QFP器件更優(yōu)越的特點(diǎn)，其主要體現(xiàn)在BGA器件對于貼裝精度的要求不太嚴(yán)格，理論上講，在焊接回流過程中，即使焊球相對于焊盤的偏移量達(dá)50%之多，也會由于焊料的表面張力作用而使器件位置得以自動(dòng)校正，這種情況經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明是相當(dāng)明顯的。其次，BGA不再存在類似QFP之類器件的引腳變形問題，而且BGA還具有相對QFP等器件較良好的共面性，其引出端間距與QFP相比要大得多，可以明顯減少因焊膏印刷缺陷導(dǎo)致焊點(diǎn)"橋接"的問題;另外，BGA還有良好的電性能和熱特性，以及較高的互聯(lián)密度。BGA的主要缺點(diǎn)在于焊點(diǎn)的檢測和返修都比較困難，對焊點(diǎn)的可靠性要求比較嚴(yán)格，使得BGA器件在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中受到限制。

BGA焊臺一般也叫BGA返修臺，它是應(yīng)用在BGA芯片有焊接問題或者是需要更換新的BGA芯片時(shí)的專用設(shè)備，由于BGA芯片焊接的溫度要求比較高，所以一般用的加熱工具(如熱風(fēng)槍)滿足不了它的需求。

BGA焊臺在工作的時(shí)候走的是標(biāo)準(zhǔn)的回流焊曲線(曲線問題詳細(xì)請看百科"BGA返修臺溫度曲線"一文)。所以用它做BGA返修的效果非常好，用好一點(diǎn)的BGA焊臺做的話成功率可以達(dá)到98%以上。

這種機(jī)型的代表型號是GM-5360，BGA貼裝在PCB上的時(shí)候是靠操作員經(jīng)驗(yàn)照著PCB上面的絲印框貼上去的，適用于BGA錫球間距比較大(0.6以上)的BGA芯片返修。除了加熱時(shí)溫度曲線是自動(dòng)跑完之外，其他的操作都需要人工操作，這類BGA返修臺的價(jià)格一般在三千多到一萬以內(nèi)。

這種機(jī)型的代表型號有RM-2060，BGA錫球間距太小(0.15-0.6)的BGA芯片人工去貼片會有誤差，容易造成焊接不良。光學(xué)對位原理是用分光棱鏡成像系統(tǒng)放大BGA焊點(diǎn)和PCB的焊盤，使他們放大的圖像重合之后垂直貼片，這樣就會避免貼片出現(xiàn)的誤差。加熱系統(tǒng)會在貼片完成后自動(dòng)運(yùn)行，焊接完畢后會有蜂鳴音報(bào)警提示。這種機(jī)型的價(jià)格一般在四五萬到十幾萬不等。

顧名思義，這種機(jī)型就是全自動(dòng)的一個(gè)返修系統(tǒng)，型號比如RM-8080.它是根據(jù)機(jī)器視覺對位這種高科技的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的返修過程，這種設(shè)備價(jià)位會比較高，一臺估計(jì)會有二三十萬RMB。

1、你經(jīng)常維修的電路板的尺寸有多大

決定你買的bga返修臺工作臺面的尺寸，一般來講，普通筆記本和電腦主板的尺寸，都小于420x400mm。選型時(shí)這是一個(gè)基本的指標(biāo)。

2、經(jīng)常焊接芯片的大小

芯片的最大和最小尺寸都要知道，一般供應(yīng)商會配4個(gè)風(fēng)嘴，最大和最小芯片的尺寸決定選配風(fēng)嘴的尺寸。

3、電源功率大小

一般個(gè)體維修店的主電源導(dǎo)線都是2.5m2的，在選擇bga返修臺的功率最好不要大于4500W，否則，引入電源線是個(gè)麻煩。

1、是否是3個(gè)溫區(qū)

包括上加熱頭、下加熱頭、紅外預(yù)熱區(qū)。三個(gè)溫區(qū)是標(biāo)準(zhǔn)配置，目前市面上出現(xiàn)兩個(gè)溫區(qū)的產(chǎn)品，只包括上加熱頭和紅外預(yù)熱區(qū)，焊接成功率很低，購買時(shí)務(wù)必注意。

2、下加熱頭是否可以上下移動(dòng)

下加熱頭可以上下移動(dòng)，是bga返修臺必備的功能之一。因在焊接比較大的電路板時(shí)，下加熱頭的風(fēng)嘴，經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是起到輔助支撐的作用。若不能上下移動(dòng)，就不能起到輔助支撐的作用，焊接成功率就大大降低了。

3、是否具有智能曲線設(shè)置功能

應(yīng)用bga返修臺時(shí)，溫度曲線設(shè)置是最重要的一個(gè)方面。如果bga返修臺的溫度曲線設(shè)置不正確，輕則焊接成功率很低，重則無法焊接或拆解?，F(xiàn)在市面上出現(xiàn)了一款可以智能設(shè)置溫度曲線的產(chǎn)品:金邦達(dá)科技的GM5360，溫度曲線設(shè)置非常方便。

4、是否具有加焊功能

若溫度曲線設(shè)置不準(zhǔn)確時(shí)，應(yīng)用此功能，可以大大的提高焊接成功率。可以在加熱的過程中，調(diào)整焊接溫度。

5、是否具有冷卻功能

一般采用橫流風(fēng)機(jī)冷卻。

6、是否內(nèi)置真空泵

方便拆解bga芯片時(shí)，吸取bga芯片。

7、若是溫度儀表控制的bga返修臺，堅(jiān)決反對你購買

溫度儀表控制的bga返修臺，有諸多問題。最主要的問題是故障率高。

現(xiàn)在市面上的溫控儀表，基本是假貨，臺灣正品的溫控儀表，支持溫度曲線的，售價(jià)在1200-2000元/臺。bga返修臺溫度控制是核心功能，質(zhì)量低劣的溫控儀表無法保證溫度控制精度，無法保證焊接質(zhì)量。

溫度儀表數(shù)據(jù)設(shè)置繁瑣，要一個(gè)數(shù)字一個(gè)數(shù)字的切換，輸入完一條溫度曲線，你就不想輸入第二條了，也就是人機(jī)界面非常不友好。

1、bga返修臺溫控精度是多少?

一般回流焊的焊接溫度精度要求是±1℃，溫度控制精度大于±1℃的bga返修臺，建議你不要購買，因溫控精度低，沒有辦法達(dá)到你溫度曲線設(shè)置的精確溫度。尤其在小間距bga焊接時(shí)，極其容易產(chǎn)生橋接。一些公司的產(chǎn)品，因溫控精度的控制技術(shù)不過關(guān)，無法達(dá)到這個(gè)精度。

2、屏幕上是否顯示實(shí)際溫度曲線?

屏幕上顯示溫度曲線時(shí)，有些廠商只顯示設(shè)置的曲線，而不顯示實(shí)際溫度曲線。這是很有問題的，若他不敢開放給實(shí)際溫度曲線給客戶，證明他的溫度控制精度很低。

1、設(shè)備要具有安全保護(hù)功能，如熱電偶、風(fēng)扇、加熱裝置失效的情況下，不能發(fā)生安全事故。

2、設(shè)備的部件選材一定要優(yōu)良，接線規(guī)范。

3、設(shè)備具備自測試功能，方便用戶對故障定位。

4、界面設(shè)置合理，操作方便，各功能按鈕很容易找到。

在選擇bga返修臺時(shí)，以下幾點(diǎn)一定注意，這幾類bga返修臺一定不能購買。

1、二溫區(qū)的bga返修臺不能購買

原因:二溫區(qū)只有預(yù)熱區(qū)和上溫區(qū)，若想保證焊接質(zhì)量，必須將預(yù)熱區(qū)的溫度調(diào)整到很高的溫度，預(yù)熱區(qū)的功率很大，一般在3000W左右，電費(fèi)的消耗就變成了壓力。若不開預(yù)熱區(qū)，就不可能焊接好。

2、溫控儀表型的BGA返修臺不能購買

原因:溫控儀表質(zhì)量都很差，故障率高。溫度數(shù)據(jù)設(shè)置非常不方便。

3、下加熱頭不支持升降功能的bga返修臺不能購買

原因:加熱頭可以上下移動(dòng)，是bga返修臺必備的功能之一。因在焊接比較大的電路板時(shí)，下加熱頭的風(fēng)嘴，經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是起到輔助支撐的作用。若不能上下移動(dòng)，就不能起到輔助支撐的作用，焊接成功率就大大降低了。

按封裝材料的不同，BGA元器件主要有以下幾種:

PBGA(plastic BGA,塑料封裝的BGA);CBGA(ceramic BGA，陶瓷封裝的BGA);CCBGA(ceramic column BGA，陶瓷柱狀封裝的BGA);TBGA(tape BGA,載帶狀封裝的BGA);CSP(ship scale package或μBGA)

PBGA(Plastic Ball Grid Array),它采用BT 樹脂/玻璃層壓板作為基板，以塑膠(環(huán)氧模塑混合物)作為密封材料，焊球可分為有鉛焊料(63Sn37Pb、62Sn36Pb2Ag)和無鉛焊料(Sn96.5Ag3Cu0.5)，焊球和封裝體的連接不需要另外使用焊料。

有一些PBGA 封裝為腔體結(jié)構(gòu)，分為腔體朝上和腔體朝下兩種。這種帶腔體的PBGA是為了增強(qiáng)其散熱性能，稱之為熱增強(qiáng)型BGA，簡稱EBGA，有的也稱之為CPBGA(腔體塑料焊球數(shù)組).

PBGA 封裝的優(yōu)點(diǎn):

1、與 PCB 板的熱匹配性好。PBGA 結(jié)構(gòu)中的BT 樹脂/玻璃層壓板的熱膨脹系數(shù)(CTE)約為14ppm/℃，PCB 板的約為17ppm/cC，兩種材料的CTE 比較接近，因而熱匹配性好;

2、在回流焊過程中可利用焊球的自對準(zhǔn)作用，即熔融焊球的表面張力來達(dá)到焊球與焊盤的對準(zhǔn)要求;

3、成本低;

4、電性能良好。

PBGA 封裝的缺點(diǎn):

對濕氣敏感，不適用于有氣密性要求和可靠性要求高的器件的封裝。

CBGA(Ceramic Ball Grid Array)在BGA 封裝系列中的歷史最長。它的基板是多層陶瓷，金屬蓋板用密封焊料焊接在基板上，用以保護(hù)芯片、引線及焊盤。焊球材料為高溫共晶焊料10Sn90Pb，焊球和封裝體的連接需使用低溫共晶焊料63Sn37Pb。

CBGA 封裝的優(yōu)點(diǎn)如下:

1、氣密性好，抗?jié)駳庑阅芨?，因而封裝組件的長期可靠性高;

2、與 PBGA 器件相比，電絕緣特性更好;

3、與 PBGA 器件相比，封裝密度更高;

4、散熱性能優(yōu)于 PBGA 結(jié)構(gòu)。

CBGA 封裝的缺點(diǎn)如下:

1、由于陶瓷基板和 PCB 板的熱膨脹系數(shù)(CTE)相差較大，因此熱匹配性差，焊點(diǎn)疲勞是其主要的失效形式;

2、與 PBGA 器件相比，封裝成本高;

3、在封裝體邊緣的焊球?qū)?zhǔn)難度增加。

TBGA(Tape Ball Grid Array) 是一種有腔體結(jié)構(gòu)，TBGA 封裝的芯片與基板互連方式有兩種:倒裝焊鍵合和引線鍵合。芯片倒裝鍵合在多層布線柔性載帶上;用作電路I/O 端的周邊數(shù)組焊料球安裝在柔性載帶下面;它的厚密封蓋板又是散熱器(熱沉)，同時(shí)還起到加固封裝體的作用，使柔性基片下面的焊料球具有較好的共面性。芯片粘結(jié)在芯腔的銅熱沉上;芯片焊盤與多層布線柔性載帶基片焊盤用鍵合引線實(shí)現(xiàn)互連;用密封劑將電路芯片、引線、柔性載帶焊盤包封(灌封或涂敷)起來。

TBGA 的優(yōu)點(diǎn)如下:

1、 封裝體的柔性載帶和 PCB 板的熱匹配性能較好;

2、在回流焊過程中可利用焊球的自對準(zhǔn)作用，印焊球的表面張力來達(dá)到焊球與焊盤的對準(zhǔn)要求;

3、是最經(jīng)濟(jì)的 BGA 封裝;

4、 散熱性能優(yōu)于 PBGA 結(jié)構(gòu)。

TBGA 的缺點(diǎn)如下:

1、對濕氣敏感;

2、不同材料的多級組合對可靠性產(chǎn)生不利的影響。

MCM-PBGA(Multiple chip module-PBGA)，多芯片模塊PBGA;

μBGA，微BGA，是一種芯片尺寸封裝;

SBGA(Stacked ball grid array)，疊層BGA;

etBGA，最薄的BGA結(jié)構(gòu)，封裝體高度為0.5mm，接近于芯片尺寸;

CTBGA、CVBGA(Thin and Very Thin Chip Array BGA)，薄型、超薄型BGA;

一、外層線路BGA處的制作:

在客戶資料未作處理前，先對其進(jìn)行全面了解，BGA的規(guī)格、客戶設(shè)計(jì)焊盤的大小、陣列情況、BGA下過孔的大小、孔到BGA焊盤的距離，銅厚要求為1~1.5盎司的PCB板，除了特定客戶的制作按其驗(yàn)收要求做相應(yīng)補(bǔ)償外，其余客戶若生產(chǎn)中采用掩孔蝕刻工藝時(shí)一般補(bǔ)償2mil，采用圖電工藝則補(bǔ)償2.5mil，規(guī)格為31.5mil BGA的不采用圖電工藝加工;當(dāng)客戶所設(shè)計(jì)BGA到過孔距離小于8.5mil，而BGA下過孔又不居中時(shí)，可選用以下方法:

可參照BGA規(guī)格、設(shè)計(jì)焊盤大小對應(yīng)客戶所設(shè)計(jì)BGA位置做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)BGA陣列，再以其為基準(zhǔn)將需校正的BGA及BGA下過孔進(jìn)行拍正，拍過之后要與原未拍前備份的層次對比檢查一下拍正前后的效果，如果BGA焊盤前后偏差較大，則不可采用，只拍BGA下過孔的位置。

二、BGA阻焊制作:

1、BGA表面貼阻焊開窗:與阻焊優(yōu)化值一樣其單邊開窗范圍為1.25~3mil，阻焊距線條(或過孔焊盤)間距大于等于1.5mil;

2、BGA塞孔模板層及墊板層的處理:

①制做2MM層:以線路層BGA焊盤拷貝出為另一層2MM層并將其處理為2MM范圍的方形體，2MM中間不可有空白、缺口(如有客戶要求以BGA處字符框?yàn)槿追秶瑒t以BGA處字符框?yàn)?MM范圍做同樣處理)，做好2MM實(shí)體后要與字符層BGA處字符框?qū)Ρ纫幌?，二者取較大者為2MM層。

②塞孔層(JOB.bga):以孔層碰2MM層(用面板中Actionsareference selection功能參考2MM層進(jìn)行選擇)，參數(shù)Mode選Touch，將BGA 2MM范圍內(nèi)需塞的孔拷貝到塞孔層，并命名為:JOB.bga(注意，如客戶要求BGA處測試孔不作塞孔處理，則需將測試孔選出，BGA測試孔特征為:阻焊兩面開滿窗或單面開窗)。

③拷貝塞孔層為另一墊板層(JOB.sdb)。

④按BGA塞孔文件調(diào)整塞孔層孔徑和墊板層孔徑。

三、BGA對應(yīng)堵孔層、字符層處理:

①需要塞孔的地方，堵孔層兩面均不加擋點(diǎn);

②字符層相對塞孔處過孔允許白油進(jìn)孔。

以上步驟完成后，BGACAM的單板制作就完成了，這只是目前BGA CAM的單板制作情況，其實(shí)由于電子信息產(chǎn)品的該許日新月異，PCB行業(yè)的激烈競爭，關(guān)于BGA塞孔的制作規(guī)程是經(jīng)常在更換，并不斷有新的突破。這每次的突破，使產(chǎn)品又上一個(gè)臺階，更適應(yīng)市場變化的要求。我們期待更優(yōu)越的關(guān)于BGA塞孔或其它的工藝出爐。