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1、 SMT CSP返修技術 豆丁 精品文档 目 錄 一 .元件封裝的發展 二 .元件返修工藝 三 .CSP返修流程 四 .返修經驗總結 一 .元件封裝的發展 随着电子装配变得越来越小，密间距的微型球栅列阵 (microBGA)和片状规模包装 (CSP)满足了更小、更快和更高 性能的电子产品的要求。这些低成本的包装可在许多产品中 找到，如：膝上型电脑、蜂窝电话和其它便携式设备。 包装尺寸和锡球间距的减少，伴随 PCB上元件密度的增 加，带来了新的装配与返工的挑战。如果使用传统的返工工 艺而不影响邻近的元件，紧密的元件间隔使得元件的移动和 更换更加困难， CSP提供更密的引脚间距，可能引起位置纠 正
2、和准确元件贴装的问题，轻重量、低质量的元件恐怕会中 心不准和歪斜，因为热风回流会使元件移位。 二 .元件返修工藝 使用 BGA喷嘴热风加热 ， 适 合 于小型 microBGA和 CSP。 返工的低气流能力 ， 在定制偏置底板上对板底面加热 ， 计算 机控制温度曲线校正的视觉系统 ， 自动真空吸取和元件贴装 。 三 .CSP返修流程 3.1 元件的拆卸 3.2 焊接表面的预处理 3.1 元件的拆卸 返修的第一步是将线路板上的故障元件取走，将焊点加 热至熔点，然后小心地将元件从板上拿下。加热控制是返修 的一个关键因素，焊料必须完全熔化，以免在取走元件时损 伤焊盘。与此同时，还要防止板子加热过度，
3、不应该因加热 而造成板子扭曲。 线路板和元件加热 -先进的返修系统采用计算机控制加热过程，使之与焊膏 制造厂商给出的规格参数尽量接近，并且应采用顶部和底部 组合加热方式。 -底部加热是用以提高板子的温度，而顶部加热则用来加 热元件。 加热曲线 -加热曲线应精心设置，好的加热曲线能提供足够但不过 量的预热时间，用以激活助焊剂，时间太短或温度太低都不 能做到这一点。先预热然后使焊点回焊，正确的回流焊温度 和高于此温度的停留时间非常重要，温度太低或时间太短会 造成浸润不够或焊点开路，温度太高或时间太长则会产生短 路或形成金属互化物。 按 要求作出元件移去和重新贴装的温度曲线 曲线参数必须符合锡膏制造
4、商推荐的回流温度和保温时 间。返工的每个元件座单独地作曲线，由于板面吸热的不同， 内层和相邻元件的不同。以这种方式，将过热或加热不足或 焊盘起脱的危险减到最小。一旦得到温度曲线，对将来所有 相同位置的返工使用相同的条件。 下 图所示，是使用返工工具的减少流量能力 (50 SCFH)的温 度曲线例子 下 图所示是使用正常空气流量设定 (90 SCFH)的对较大元件 的温度曲线 对取下元件 工具的偏置底板设定到 150C，以均匀地加热 基 板，将 返工位置的温度斜率减到最小。 (大的温度斜率可能引起局 部板的翘曲。 )板放于框架的对中定位销上，支持高于底板 面 0.250。支持块粘贴于板返工座的背
5、面，以防止加热期间 翘曲。板被覆盖并加热到 135C温度。 返工工具使用无力移动技术来从板上移去元件 当过程开始，真空吸取管降低来感应元件的高度，然后 升到特定的高度进行加热过程。当元件达到回流温度，真空 吸嘴降低到预定高度，打开真空，移去元件而不破坏共晶焊 锡接点。丢弃取下的元件，加热板上的下一个点。 在将新元件换到返修位置前，该位置需要先做预处理， 预处理包括两个步骤：除去残留的焊料和添加焊膏或助焊剂 。 元件移去后接下来是座子修饰 这个是使用返工工具的自动焊锡清道夫来完成的。板放 在偏置底板上，预热到大约 130C。返工座在开始过程前加 助焊剂。焊锡清道夫对 SLC预热到 420C，对
6、FR-4预热到 330C，检查板的高度，然后一次过横移过焊盘的每一排， 当其移动时把焊锡吸上到真空管。使用异丙醇清洁座，检查 是否损坏。典型的可避免的观察是焊锡污斑和阻焊的损坏。 3.2 焊接表面的预处理 新元件的安装 取走元件并对线路板进行预处理后，就可以将新的元件 装到板上去了。制定的加热曲线 (同上面方法一样 )应仔细考 虑避免板子扭曲并获得理想的回流焊效果，现在自动温度曲 线制定软件可以作为一种首选的技术。 元件贴放和回流步骤如下进行 板预热到 135C，使用无麻刷擦过板面来给座加助焊剂。 助焊剂起着将元件保持在位和回流前清洁焊盘表面的作用。 使用返工工具的分离光学能力来将元件定位在板
7、 上 ，完成元 件贴装。 为了成功的 CSP元件移动和更换，过程调整是需要的在 峰值温度，真空吸取管要降低到元件表面，损坏焊接点和溅 锡到板上周围区域。 尽管返工工具据说是使用无力移动技术，元件上轻微的 压力足以损坏一小部分的共晶焊接点。板也看到去向上翘曲， 使情况恶化。为了防止这个，在移去步骤中增加额外的高度， 使得真空吸取管在移去时不会压缩焊接点。 图四是在元件移去和座子清理后 的典型的元件座的一个例子。 自动元件座清理工艺成功地使焊盘上的焊锡变平。这个 步骤是关键的，因为焊盘必须平坦以防止贴装时的歪斜。留 下的焊锡覆盖层在任何焊盘上典型地小于 0.001高。 元件贴放和回流是最困难的。在
8、给座子上助焊剂后，贴 放元件和回流座子，通常元件会偏斜。在不同情况下，元件 锡球在板上焊盘内熔湿不均匀。人们相信，元件太轻，在热 风喷嘴内移来移去。这种现象甚至发生在返工工具所允许的 低气流量情况。 为了防止元件移动，返工工具设定程序，在贴装之后把 真空吸取管留在元件顶上，直到通过温度曲线的预热部分。 当回流周期开始时，真空管回轻轻缩回，允许元件熔湿焊盘 而不损坏焊接点。这个方法使用很好，但有一些缺点。回流 期间，元件上的吸取管的高度和重量有时会造成锡桥。真空 吸取管似乎也会降低 BGA的自对中能力。 面对的另一个问题是板的翘曲 因为板很薄，翘曲是一个很大的关注。使用特殊的支持 块来防止翘曲，
9、在每个步骤，板被预热以减少可能引起翘曲 的温度差。 尽管如此，还有问题。板会在高度读数的压力下向下弓， 随后在加热过程中向上翘曲。这意味着，不得不在每一步中 增加额外的高度。甚至这还不足够。相同的拆卸参数会破坏 拆卸中的元件，并且还不精确到足以拆卸另一块板上的相同 位置的元件。 最终返工焊接点与非返工焊接 点是可以比较的，如图所示 太多的助焊剂产生一层液体，回流期间 CSP元件可能漂 移。同时，太少助焊剂意味着当热空气第一次开动时，没有 粘性的东西来保持元件在位置上。只对 BGA本身而不是板的 焊接点上助焊剂改进了返工工艺的效率。 四 .返修經驗總結 MicroBGA和 CSP元件可用传统的热风返工工艺进行返 工 。 为得到高效率 ， 返工工艺参数的调节是需要的 。 因为 CSP元件小型 ， 重量轻 ， 要求对热风流量和真空吸管高度的 调节以避免元件对不准或元件损坏 。 使用优化的返工工艺返 工的元件 ， 保证了另外的可靠性测试 。 使用正确的返修系统可以使返修工艺具有很高的可靠性、 重复性和经济性，返修系统必须能提供足够的放置性能并具 有良好的加热控制能力。采用自动化加热流程可节省设定的 时间，提供最佳加热曲线，为了保证工艺具有重复性，返修 系统还必须易于使用且具有较高自动化程度。
SMTCSP返修技术(PPT,24页)
