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BGA器件的检测及返修工艺

时间:2021-11-11 11:50:11|栏目:行业资讯|点击:

   目前市场上出现的封装类型主要有:P(塑料)、C(陶瓷)及T(载带)。基板上的焊球不论是通过高温焊球转换,还是采用球射工艺形成,焊球都有可能掉下、丢失,或者成型过大、过小。或者发生焊球连、缺损等情况。因此,需要对的焊接质量进行检测控制。目前,常用的检测是按以下三个步骤进行的。


   步骤1 边界扫描测试

 

    用这种方法首先查找开路与短路的缺陷点。具体方法是在电路板的预制点确定一个使信号流入测试板、数据流入ATE的接口。进行实际电连接。如果印制电路板有足够的空间设定测试点。系统就能快速、有效地查找到开路、短路及故障元件。这就要求在先期进行电路板设计时要预留一定的检测口。借助测试仪器,采用电测试法也可用来检查元件的功能。测试仪器一般由微机控制,对一些常用元件,如在检测二极管、三极管时用直流电平测试仪器;检测电容、电感时用交流测试仪器;而测试低数值电容及电感、高阻值电阻时用高频信号测试仪器。



    步骤2 边界扫描测试

 

    边界扫描是为了解决一些与复杂元件及封装密度有关的问题。采用边界扫描技术,将功能线路与检测线路分离开。并记录通过元件的检测数据,以便测试所检查IC元件上每一个焊接点的开路、短路情况。边界扫描检测的优点是通过边缘连接器给每一个焊点提供一条通路,从而免除全节点查找的麻烦。电测试与边界扫描检测都主要用以测试电性能,却不能较好检测焊接的质量。为提高并保证生产过程的质量,必须采用×射线测试方法来检测焊接质量,尤其是不可见焊点的质量。



    步骤3 X射线测试

 

    目前,X射线检测是有效检测不可见焊点质量的主要方法。由于×射线不能透过焊料,所以X射线透视图可显示焊接厚度、形状及质量的密度分布。厚度与形状不仅能反映结构质量的指标,在测定开路、短路及焊接缺陷时,也是一项很有用的指标。


    检测方法分为以下两种:

    

    人工X射线检测

 

    使用人工X射线检测设备。需要逐个检查焊点并确定其是否合格。大多数检测设备都配有手动或电动辅助装置使组件倾斜,以便更好地进行检测和摄像。人工检测方法的缺陷是容易出错。此外,人工设备并不适合对全部焊点进行检测,而只适合作工艺鉴定和工艺故障分析。这一点提请加工单位注意。

    

    自动检测系统

    

    全自动系统能对全部焊点进行检测。虽然已定义了人工检测标准,但全自动系统的检测正确度比人工×射线检测方法高得多。自动检测系统通常用于产量高且品种少的生产设备上;具有高价值或要求可靠性的产品也需要进行自动检测。


    检测结果与需要返修的电路板要严格作到一一对应,送给返修人员。生产厂家还应该对检测结果及时进行统计,发现问题,改进生产工艺。


    当前投放市场的×射线测试仪品种很多。中小企业可以根据自己的产能、加工要求、电路板的形状和大小灵活选用。最近较新出现的超高分辨率X射线系统在检测分析缺陷方面已达微米水平,为生产线上发现较隐蔽的质量问题(包括焊接缺陷)提供了较全面的、快捷的解决方法。另外,设备的放置、人员的配置等因素也要加以考虑。


    的检测工作是一项非常细致的工作,对操作人员的素质和经验都有很高的要求,生产厂家一定要根据实际生产情况,有针对性地制定出详细的操作工艺。

        

    由于封装形式与传统的表面元件不同,其引脚(球)分布在元件体底部,所以的维修方式也不同于传统的表面元件。返修工艺主要包括以下几步:


    预热的主要目的是将潮气去除。如果电路板和芯片的潮气很小(如芯片刚拆封),这一步可以免除。


    拆除的芯片如果不打算重新使用,而且电路板可承受高温,拆除芯片可采用较高的温度(较短的加热周期)。


    主要是将拆除芯片后留在PCB表面的助焊剂,焊锡膏清理掉,必须使用符合要求的清洁剂。为了保证的焊接可靠性,不能使用焊盘上的残留焊锡膏,必须将旧的焊锡膏清除掉,除非芯片上重新形成焊锡球。由于芯片体积小,清洁焊盘比较困难,所以在返修CSP芯片时,可考虑使用非清洗焊剂。


    在PCB上涂焊锡膏对于的二次焊接质量有重要影响。为了准确均匀方便地涂焊锡膏,可选用标准的、与芯片相符的涂锡模板,将焊锡膏涂在电路板上。选择模板时,应注意模板的厚度,以便严格控制焊锡膏的用量。对个别焊接要求较高的器件必须用专用设备(如3000或MP-2000微型光学对中系统)检验焊锡膏是否涂的均匀。目前。常用的焊锡膏有3可以选择:RMA焊锡膏、非清洗焊锡膏、水剂焊锡膏。使用RMA焊锡膏。回流焊时间可略长些;使用非清洗焊锡膏,回流温度应选的低些。


    贴片时要注意使芯片上的每一个焊锡球与PCB上相应的焊点对正。由于芯片的焊点位于肉眼不能观测到的部位,所以必须使用专门的设备来对中。目前常用的3000和MP-2000等多种仪器都可以精确地完成这项任务。


    热风回流焊是整个返修工艺的关键。为保证焊接质量,有几个问题一定要重视:


    芯片返修回流焊的曲线应当与芯片的原始焊接曲线接近。热风回流焊曲线可分成四个区间:预热区、加热区、回流区、冷却区。四个区间的温度、时间参数可以分别设定,通过与计算机连接,可以将这些程序存储和随时调用。


    在回流焊过程中要正确选择各区的加热温度和时间,同时应注意升温的速度,一般,在100℃以前,最大的升温速度不超过6℃/秒,100℃以后最大的升温速度不超过3℃/秒。在冷却区,最大的冷却速度不超过6℃/秒。因为过高的升温和降温速度有可能损坏PCB和芯片,这种损坏有时是肉眼不能观察到的。


    热风回流焊中,PCB板的底部必须能够承受加热。这种加热的目的有两个:避免由于PCB板的单面受热而产生翘曲和变形,使焊锡膏溶化的时间缩短。对大尺寸板返修,这种底部加热尤其重要。底部加热有两种方式:一种是热风加热,一种是红外加热。热风加热的优点是加热均匀,一般返修工艺建议采用这种加热。红外加热的优点是温度升高快,但缺点是PCB受热不均匀。


    要选择适当的热风回流喷嘴。热风回流喷嘴属于非接触式加热,应该将整个元件单独封闭起来,加热时依靠高温空气流使芯片上的各焊点的焊锡同时溶化,保证在整个回流过程中有稳定的温度环境,同时可保护相邻元件不被对流热空气加热损坏。


    

BGA器件的检测及返修工艺(图1)

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