手機BGA元件的維修技術(shù)與操作技能

1、手機BGA元件的維修技術(shù)與操作技能.txt37真誠是美酒，年份越久越醇香濃烈；真誠是焰火， 在高處綻放才愈顯美麗；真誠是鮮花，送之于人，手有余香。本文由dee111ken 貢獻手機BGA元件的維修技術(shù)與操作技能（上）球柵列陣封裝技術(shù)（Ball Gird Arroy），簡稱BGA封裝早在80年代已用于尖端軍備、導(dǎo)彈和航天科技中。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，近年來在手機亦廣泛地使用到 BGA封裝IC元件，它對于手機的微型化和多功能化起到?jīng)Q 定性作用。但是，手機制造商卻同時利用 BGA元件的難維修性，人為加進某些限制來制約手 機維修業(yè)界，使我們在維修BGA過程中碰到 一定的困難，甚至無從下手。筆者從事

2、電子通訊 維修十年，并對SMD元件的焊接、解焊設(shè)備略有琢磨，籍此向同行介紹BGA元件的維修技術(shù) 與操作技能，望能以”拋磚引玉”，將技術(shù)提高到更高層次。一.BGA維修中要重視的問題因為BGA封裝所固有的特性，因此應(yīng)謹記以下幾點問題：防止焊拆過程中的超溫損壞。防止靜電積聚損壞。熱風(fēng)焊接的風(fēng)流及壓力。防止拉壞PCB上的BGA焊盤。BGA在 PCB上的定位與方向。植錫鋼片的性能。BGA在 PCB板上的裝聯(lián)焊接本是電子工廠自動化設(shè)備進行的，業(yè)余情況下碰到上述的問 題雖有難度，但憑著細心、嚴謹、科 學(xué)的態(tài)度，借助先進的返修設(shè)備工具，操作容易、成功 率是較大的。二.BGA維修中要用到的基本設(shè)備和工具BGA維

3、修的成敗，很大程度上決定于植錫工具及”熱風(fēng)槍”。筆者及很多同行碰到最多的難題還是植錫困難和 "850" 操作溫度 和風(fēng)壓 "無譜"，就算采用 "白光"850 熱風(fēng)槍也都會因電 壓變動的原因，溫度和氣流也很難掌握，不知不覺中損壞 BGA和主板，因 此成功率不高。筆者從維修設(shè)備市場幾經(jīng)篩選，從精度、可靠性、科學(xué)性角度最終還是選用了以下的設(shè)備和工SUNKKO BGA專用焊接 SUNKKO 3050A 防靜電清洗此主題相關(guān)圖片如下：具（如下圖） ： SUNKKO 852B 智能型熱風(fēng)拆焊器。噴頭。SUNKKO 202 BGA防靜電植錫維修臺。

4、器。而真空吸筆、放大鏡（顯微鏡更好）則作為輔助使用。三. BGA的維修操作技能.BGA的解焊前準備。置）；（如下圖） 此主題相關(guān)圖片如下：將SUNKKO 852B勺參數(shù)狀態(tài)設(shè)置為：溫度 280C 310C ；解焊時間：15秒；風(fēng)流參數(shù):XXX（ 19檔通過用戶碼均可預(yù)后將拆焊器設(shè)到自動模式狀態(tài)，利用SUNKKO 202 BGA防靜電植錫維修臺，用萬用頂尖將手機PCB板裝好并固定在維修臺上。.解焊。解焊前切記芯片的方向和定位,如PCB上沒有印定位框，則用記號筆沿四周劃上，在BGA底部注入小量助焊劑，選擇合適被 解 焊BGA尺寸的BGA專用焊接噴頭裝到 852B上，手柄垂直對準 BGA但注意噴頭須

5、離開元件約4mm按動852B手柄上的啟動鍵，拆焊器將以預(yù)置好的參數(shù)作自動解焊。文軍 維修此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下： 焊結(jié)束后在2秒后用吸筆將BGA元件取下，這樣可使原錫球均勻分在PCB和BGA的焊盤上，好處是便于續(xù)后的 BGA焊接。如出現(xiàn)PCB焊盤上有余錫搭連，則用防靜電焊臺處理均勻，嚴 重的搭連，可以PCB上再涂一次助焊劑，再次啟動852B對PC助口溫，最終使錫包整齊光滑。 通過防靜電焊臺采用吸錫帶將BGA上的錫完全吸除。注意防靜電和不要過溫，否則會破壞焊盤甚至主板。.BGA和 PCB的清潔處理。使用高純的洗板水將 PCB焊盤清潔擦

6、凈，采用超聲清洗器（要帶防靜電裝置）裝入洗板水，將拆下的BGAS行清洗干凈。此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下：文軍 維修.BGA芯片植錫。BGA芯片的植錫須采用激光打孔的具有單面喇叭型網(wǎng)孔之鋼片，鋼片厚度要求有2mm厚,并要求孔壁光滑整齊，喇叭孔的下面（接觸BGA的一面孔）應(yīng)比上面（刮錫進去小孔）大 10卩m15 m=（上述兩點通過十倍的放大鏡就可以觀察出）。此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下： 這樣才能使漏印而錫漿容易落到BGA上,要注意現(xiàn)市場上較多的劣質(zhì)鋼片都不是激光加工的，而是化學(xué)腐蝕法， 它除了孔壁粗糙 不規(guī)則， 網(wǎng)孔沒有喇叭形或出現(xiàn)雙面喇叭孔， 這

7、類鋼片在 植錫時碰到的困難就很大了。采用上述的BGA維修臺中之植錫功能t模板和鋼片，先在定位模板找到相應(yīng)的凹位，將BGA元件用雙面膠粘到凹槽內(nèi)，將帶有精密定位方、圓孔的鋼片放 到定位模板上， 再用其附件磁力壓塊將鋼片壓貼模板上。 由于該套工具獨特 的三重精密定位 裝置（BGAt模板t鋼片），保證就算閉上眼亦能將鋼片網(wǎng)孔很方便、很準確地對準BGA元件小焊盤（但切記鋼 片刻有字的為向上） 。此主題相關(guān)圖片如下： 用小刮刀將小量的、較濃稠的錫漿刮到鋼片的網(wǎng)孔里，當所有網(wǎng)孔已充滿后，從鋼片的一端 將鋼片慢慢地掀起，BGA芯片上即漏 印出小錫堆，再次用拆焊器如前述對其加溫，使BGA上錫堆變成列陣均勻的錫

8、球。 如個別焊盤未有錫球， 可再壓上鋼片進行局部 補錫。 筆者不贊同 連鋼片一起加溫的辦法， 因為這樣除影響植錫球外， 還會將精密的鋼片熱變形而損壞。 此主 題相關(guān)圖片如下：.BGA芯片的焊接。在BGA錫球和PCB焊盤上沾上小量較濃的助焊劑（要求高純，可采用活性松香加入到分析純酒精中溶解出），找回原來的記 號放置BGA助焊的同時可對BGA進行粘接定位，防止被熱風(fēng)吹走，但要注意不能放太多焊劑，否則加溫時亦會由于 松香產(chǎn)生過多的氣泡使芯片移位。PCB板同樣亦是安放于防靜電維修臺中用萬用頂尖固定并 須水平安放。將智能拆焊器參數(shù)預(yù)設(shè)為溫度26 0 C280C,焊接時間：20秒，氣流參數(shù)不變。BGA噴咀

9、對準芯片并離開 4mm時，觸發(fā)自動焊接按鈕。 隨著BGA錫球的熔化與 PCB焊 盤形成 較優(yōu)良的錫合金焊接，并通過錫球的表面張力使芯片即使原來與主板有偏差亦會自動對中， 如此大功告成。注意焊接過 維修程中不能對BGA進行施壓力，哪怕風(fēng)壓太大亦會使 BGAT面錫球間出現(xiàn)短路。此主題相關(guān)圖片如下：此主題相關(guān)圖片如下： 文軍 維修 單面喇叭孔印錫此主題相關(guān)圖片如下：四.BGA焊接過程的分析大家知道BGA元件的”嬌”，亦知道PCB主板的”嫩"，是異常精密的多層立體交叉式布線， 大部分的過層走線只有頭發(fā)絲的幾分之一，因此在焊接過程中往往是決定BGA成敗的關(guān)鍵。" 拆焊器 "

10、 的操作與調(diào)整相當重要，一是溫度，二是氣流風(fēng)壓，都必須一清二楚，不能隨便，否則前功盡廢，甚至帶來無可修復(fù)毀壞結(jié)果，所以使用傳統(tǒng)850型"熱風(fēng)槍"就要格外小心，最好先用溫度計先測量出熱風(fēng)溫度，切不要拿BGA線路板去試吹。為什么相當維修人員覺得 焊接BGA太難，主要還是無法掌握”熱風(fēng)槍”的熱風(fēng)參 數(shù)，依靠主觀判斷或”經(jīng)驗”去焊接高要 求、高精度的BGA元件，從實際和科學(xué)的角度上來看，非常的不嚴謹，自然成功的幾率也就 低了。超溫焊接操作，雖然速度很快，但帶來兩個問題： 受力容易斷裂，出現(xiàn)不良虛焊。BGA錫球應(yīng)與PCB焊盤所形成的合金成份變得脆、硬并且由于高溫氧化而生成疏松的晶粒結(jié)

11、構(gòu)，PCB在裝機時氧化的錫球超溫會使”嫩"的多層布線主板局部過熱變形，嚴重時起泡分層而報廢。 同時，現(xiàn)時相當多的維修者使用”熱風(fēng)槍”吹焊BGA時因為沒有專用 BGA風(fēng)咀，簡單采用將”熱風(fēng)槍"原噴咀拿掉進行操作，由于此時的熱風(fēng)范圍很大，往往是將 BGA旁的SMD元件一起受熱，造成了 BGA是焊好了，但其周邊的不耐熱元件（如鉭電解電容、 陶瓷元件等）則燒壞，而使用BGA專用風(fēng)咀就可以安全 避免這問題的發(fā)生。過大的風(fēng)流風(fēng)壓施加在BGA芯片上，等同于外力壓到芯片上，由于BGA芯片輕而薄，有可能使錫球內(nèi)部搭 連， 前功盡棄。因此，在焊接 BGA過程中，科學(xué)地設(shè)置合適的溫度、風(fēng)流、時間

12、、焊接區(qū)域四個 參數(shù)顯得尤為重要。五.BGA焊接后的檢查與 PCB主板的清洗非專業(yè)人員都不具備專用檢查BGA旱接質(zhì)量的X線探測設(shè)備，因此我們只能借助放大鏡燈對已焊上PCB勺BGA元件進行檢查， 主要是芯片是否對中，角度是否相對應(yīng)，與 PCB 是否平行，有無從周邊出 現(xiàn)焊錫溢出，甚至短路等，否則都要重新拆焊，絕不能草率地通電試機，以免擴大故障面。而只有在檢查無誤時方可通電檢查電性能和功能。 另外， 在通電檢查性能功能正常后， 應(yīng)對 BGA元件及PCB進行超聲清洗，以去掉多余的助焊劑和有可能出現(xiàn)的錫屑。此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下： 此主題相關(guān)圖片如下：style="FONT

13、-SIZE: 9pt; LINE-HEIGHT: 15pt">BGA元件安裝在手機主板，除了利用錫球焊接 PCB外，還在BGA和PCB之間的縫隙注入強力膠水進行加固。 而在我們的維修過程 中，如何將膠水去掉以利植錫和焊接， 這是技能之一； 在BGA或 PCB的拆焊過程中，由于對”熱風(fēng)槍”溫度的難以掌握，往往會錯 手損壞焊盤甚至脫 落，碰到這個問題該如何辦呢？這是技能之二；今后隨著手機設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，其內(nèi)部線路 將大規(guī)模地集成 為單片化BGA這樣使得BGA的尺寸增大許多，事實上現(xiàn)在有些機型已是這 樣，而在返修這種大型 BGA寸，我們應(yīng)掌握那些較科學(xué)的方法，而不是讓讀者去猜什么 ”

14、絕技" 呢。這是技術(shù)之三。以下分別一一介紹。一 膠水的處理據(jù)筆者掌握，現(xiàn)在手機主板和BGA之間所使用的膠水，基本是三大類型：醚類粘膠。環(huán)氧樹脂粘膠。 聚脂粘膠。 而 這些膠水在生產(chǎn)施工時， 有可能是雙組份型固化或紫外光 固化，因此，如要對其進行溶膠處理，確有一定困難。現(xiàn)在我們所采取的有效辦法是：選取對應(yīng)的溶膠水并要選無腐蝕性的和揮發(fā)量小的。對于解焊BGA同時拆除膠水的，采用智能型拆焊器控制好 溫度先將BGA與衣板分離，通過合適的溫度使膠水變軟，但注意膠水未軟化前絕不能強行拆拔 BGA否則損無疑?，F(xiàn)在市場上的B GA溶膠水，實際效果并不理想，主要是溶膠時間過長（有些需 2-3 小時）。

15、而筆者采用了 "煮湯 "辦法大大地加速膠水的溶化：找一個小金屬盒，如最好是 "清涼油 "的鐵盒，將其清洗干凈后作為 "鍋"， "煮湯"時將帶有膠水的 BGA元件放入，然后倒入小量溶膠水，將蓋合上?！卞仭狈胖糜诤銣睾概_的烙鐵部分，將溫度調(diào)校到200C 250C，烙鐵將加熱熔膠水，并加速BGA上膠水的分離。但注意如采用的是揮發(fā)性強的溶膠水被加熱，會造成金屬盒上蓋沖開，所以小心為上。而主板上殘存的膠水，則 采用恒溫拆焊 器定溫250C 280C先將其加熱，然后涂熔膠水，經(jīng)多次反復(fù)直至清除。 二. BGA或PCB上焊盤損壞

16、的修復(fù)無論是BGA或是PCB上的焊盤，都是采用銅銀合金通過電鑄沉積出來的，它在常溫時是 有足夠的機械強度的， 但在溫度影響 特別是超溫時， 則容易脫落。 而我對其修復(fù)的辦法很簡 單并可靠： 0.1mm 深度，并刮出 "根" 的金屬光澤出來 ; 采用耐高溫導(dǎo)電膠微量涂上（為修復(fù)出與原焊盤相同的焊盤，可以采用BGA直錫鋼片反面壓上進行漏印上去），然后用150C左右的熱風(fēng)加熱約 20分鐘，即可成為一個即能耐 300C高溫，亦能導(dǎo)電的修復(fù)焊盤，而 某些文章介紹采用細銅線繞成焊盤狀 再用錫去焊象頭發(fā)絲大小的 "根" ，就算能焊上， 我們可 以想象出有多大的機械吸附

17、強度？并且在續(xù)后的對BGA焊接到主板上時， 這樣的”焊盤"在受溫度加熱時，非常容易再脫落，造成前功盡棄。 （關(guān)于耐高溫導(dǎo)電膠，如讀者需要的，可與筆 者聯(lián)系）三.大型單片式BGA芯片的返修注意事項和方法大型單片式BGA芯片，通常指比”拆焊器”頭大的IC。筆者在維修手提電腦時經(jīng)常碰到，而現(xiàn)今的手機亦開始應(yīng)用起來了。 或許，會有人認為返修小型 BGA與大型BGA都同樣操作即可， 那是錯誤的。原因是小 型BGA面積小，相對來說屬于”點"型，其對PC通過放大鏡或顯微鏡觀察，用較尖的刀鋒將脫掉焊盤留下的 "根"，小心地刮開一個小凹圓坑，尺寸與原焊盤稍大些，約維修B的應(yīng)力可忽略；而大型 BGA面積大，相對來說屬地”面"型，其對PCB的應(yīng)力就需要考慮了。 應(yīng)力變大會出現(xiàn)什么樣情況？大家想想BGA鋼片受熱時，越大的鋼片變型越大， 這就是應(yīng)力的作用。 如果