詳解修復(fù)焊接BGA芯片過(guò)程

我們能夠享受現(xiàn)代電子設(shè)備小巧玲瓏但又功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，得益于芯片的小型封裝的優(yōu)勢(shì)，其中一個(gè)最為優(yōu)秀的封裝形式就是錫球陣列封裝(BGA)。這種封裝形式芯片的管腳是分布于芯片底部的一系列點(diǎn)陣排列的焊盤，通過(guò)均勻的錫球與PCB板連接在一起。

比起通過(guò)傳統(tǒng)芯片兩邊或者四周引線管腳封裝，BGA封裝極大提高了芯片引腳的數(shù)量，同時(shí)縮短了引腳與電路板之間的距離。密集的錫球連接也大大改善了芯片的散熱能力。

BGA的返修，通常是為了除去功能、引線損壞或者排列錯(cuò)誤的元器件，重新更換新的元器件。或者說(shuō)，就是使不合格的電路組件恢復(fù)與特定要求相一致的合格的組件。手工返修時(shí)必須小心謹(jǐn)慎，其基本的原則是不能使電路板、元器件過(guò)熱，否則極易造成電路板的電鍍通孔、元件和焊盤的損傷。

返修BGA

1、清理焊盤：如果BGA剛拆下，最好在最短的時(shí)間內(nèi)清理PCB和BGA的焊盤，因?yàn)榇藭r(shí)PCB板與BGA未完全冷卻，溫差對(duì)焊盤的損傷較小。

2、BGA植球(此處需要使用德正智能植球臺(tái)、對(duì)應(yīng)大小的錫球、與BGA匹配的鋼網(wǎng))

3、BGA錫球焊接：設(shè)置加熱臺(tái)的焊接溫度(有鉛約230℃，無(wú)鉛約250℃)，將植珠完的BGA放在加熱臺(tái)焊接區(qū)的高溫布上，并使用熱風(fēng)筒進(jìn)行加熱。待BGA的錫球處于熔融狀態(tài)，且表面光亮，有明顯液態(tài)感，錫球排列整齊，此時(shí)將BGA移至散熱臺(tái)，讓其冷卻，焊接完成。

手機(jī)內(nèi)部多層電路板以及BGA封裝芯片這種封裝給電路板的維修帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。芯片的拆卸與重新安裝比起普通帶有引腳的芯片都困難。特別是BGA封裝的芯片一經(jīng)拆卸，它底部的錫球均會(huì)遭到破壞。在重新焊接的時(shí)候，需要通過(guò)特殊的工具重新種植錫球。

為了保證每個(gè)錫球能夠?qū)?zhǔn)芯片底部的焊盤，則需要借助于精密的鋼絲網(wǎng)的幫助。這些鋼絲網(wǎng)一般通過(guò)激光雕刻而成。

植球鋼網(wǎng)與熱風(fēng)焊臺(tái)在B站看到一個(gè)手工焊接BGA封裝芯片的視頻。其精細(xì)過(guò)程令人驚嘆。

視頻中的芯片是沒(méi)有錫球的蘋果手機(jī)主芯片，在一平方厘米見(jiàn)方內(nèi)大有有1000多個(gè)管腳。視頻展示了手工重置錫球和焊接過(guò)程完整18個(gè)步驟，相信看完之后，會(huì)讓人對(duì)于焊接過(guò)程有了新的理解。

1. 首先將配套的鋼網(wǎng)敷在芯片底部的管腳上面，然后將焊錫膏均勻涂抹在鋼網(wǎng)上面，并用力壓緊。

涂抹焊錫膏2. 然后在使用軟布將鋼網(wǎng)上剩余的焊錫膏清理干凈。觀察是否所有的管腳內(nèi)都包含有均勻的焊錫膏。

抹平焊錫膏表面3. 使用尖嘴鑷子將上面四個(gè)核心定位焊盤內(nèi)的焊錫膏剔除。

去除核心焊盤中的焊錫膏4. 接著，使用熱風(fēng)槍加熱鋼網(wǎng)和芯片，直到所有的焊錫膏都融化，并形成球狀。

使用熱風(fēng)槍融化焊錫膏5. 使用助焊劑涂抹在鋼網(wǎng)上，然后再次進(jìn)行加熱。這樣可以使得所形成的錫球更加的均勻。

涂抹助焊劑之后再加熱6. 通過(guò)使用尖嘴鑷子按動(dòng)定位核心孔將鋼網(wǎng)和芯片分離開來(lái)。

將鋼膜從芯片上脫落7. 使用吸錫銅絲網(wǎng)在加熱的情況下將定位焊盤上的多余的焊錫去除。

使用吸錫銅絲去掉核心焊盤上的焊錫8. 待芯片冷卻后，使用清洗液和軟布將芯片表面進(jìn)行清洗。

清洗芯片9. 由于芯片底部有形成的錫球，所以很容易將軟布上的纖維扯下，留在新品管教中，需要對(duì)它們進(jìn)行清理。利用細(xì)針剔除在清洗過(guò)程中留在芯片表面的纖維。

使用細(xì)針提出芯片表面的纖維10. 上述過(guò)程中使用過(guò)過(guò)量的助焊劑，加熱過(guò)程會(huì)在芯片四周形成固體結(jié)焦。使用刻刀將芯片四周邊緣處的雜質(zhì)清除。

清理芯片四周的邊緣11. 再仔細(xì)觀察，將芯片表面所遺留的細(xì)纖維徹底清除。仔細(xì)觀察芯片表面，看是否所有的焊錫球均勻。如果有缺損，則需要進(jìn)行修復(fù)。這是考驗(yàn)?zāi)托?、眼力的時(shí)候。

仔細(xì)清理芯片管腳之間的剩余的纖維12. 1000個(gè)重生錫球，難免有的錫球有缺損。下面修復(fù)過(guò)程堪稱“神一般的操作”。

對(duì)有缺損的焊錫球，也就是在前面工序中，焊錫膏比較少的地方所形成的焊球小。在該焊錫球上增加一些焊錫膏。

在該修復(fù)錫球上增加焊錫膏13. 使用熱風(fēng)槍重新加熱帶修補(bǔ)的焊錫球。此時(shí)，如果焊錫膏量比較多，有可能在相鄰的兩個(gè)焊錫球之間形成錫橋。

使用熱風(fēng)槍重新加熱芯片管腳14. 在加熱的情況下，使用細(xì)針在橋連的兩個(gè)錫橋中間劃過(guò)，將錫橋斷開。這一切都是在加熱的情況下進(jìn)行。

使用尖針在加熱狀態(tài)下斷開管腳之間的錫橋15. 下面的過(guò)程就是焊接芯片過(guò)程了。相比前面使用焊錫膏重生錫球過(guò)程，焊接過(guò)程到時(shí)顯得比較輕松了。

將PCB的焊盤表面使用刀口烙鐵進(jìn)行清除，剔除所有的焊錫。然后將芯片放置在PCB焊盤上，對(duì)準(zhǔn)。

將IC放置在PCB板上16. 使用熱風(fēng)將均勻加熱芯片頂部，直到芯片下面和周圍的焊盤融化。融化后的錫球開始與PCB板上的焊盤融合，并帶動(dòng)芯片自動(dòng)對(duì)齊。

使用熱風(fēng)機(jī)均勻加熱芯片使用一個(gè)細(xì)針輕輕觸動(dòng)芯片邊緣，可以發(fā)現(xiàn)芯片會(huì)自動(dòng)對(duì)齊底部PCB板上的焊盤。

使用針尖推動(dòng)芯片，使得芯片自動(dòng)對(duì)齊17. 然后再使用助焊劑滲入芯片底部。使用熱風(fēng)槍繼續(xù)加熱。融化和沸騰的助焊劑會(huì)進(jìn)一步增加芯片錫球的流動(dòng)性。助焊劑的整齊也會(huì)微微推動(dòng)芯片，使其自動(dòng)對(duì)齊PCB板。

使用助焊液提高芯片管腳的流動(dòng)性18. 當(dāng)芯片冷卻后可以從側(cè)面目測(cè)芯片焊接的情況。此時(shí)芯片的所有引腳都與底部多層PCB板一一對(duì)應(yīng)焊接成功了。

從側(cè)面目測(cè)焊接結(jié)果通過(guò)觀察和學(xué)習(xí)BGA芯片焊接過(guò)程，可以看到，電路板的成功焊接是焊錫、焊盤、熱量、助焊劑四者共同作用下的結(jié)果。也許并不是所有電子工程師都可以使用放大顯微鏡精細(xì)觀察到焊接的所有過(guò)程，但我相信只要看過(guò)上述焊接視頻一次，它就會(huì)留在你們的腦海里，潛移默化去影響你在焊接過(guò)程中的操作。