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BGA维修焊接技术详谈   重点
焊接是维修电子产品很重要的一个环节。电子产品的故障检测出来以后,紧接着的就是焊接。
焊接电子产品常用的几种加热方式:烙铁,热空气,锡浆,红外线,激光等,很多大型的焊接设备都是采用其中的一种或几种的组合加热方式。
常用的焊接工具有:电烙铁,热风焊台,锡炉,bga焊机
焊接辅料:焊锡丝,松香,吸锡枪,焊膏,编织线等。
电烙铁主要用于焊接模拟电路的分立元件,如电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管等,也可用于焊接尺寸较小的qfp封装的集成块,当然我们也可以用它来焊接cpu断针,还可以给pcb板补线,如果显卡或内存的金手指坏了,也可以用电烙铁修补。电烙铁的加热芯实际上是绕了很多圈的电阻丝,电阻的长度或它所选用的材料不同,功率也就不同,普通的维修电子产品的烙铁一般选用20w-50w。有些高档烙铁作成了恒温烙铁,且温度可以调节,内部有自动温度控制电路,以保持温度恒定,这种烙铁的使用性能要更好些,但价格一般较贵,是普通烙铁的十几甚至几十倍。纯净锡的熔点是230度,但我们维修用的焊锡往往含有一定比例的铅,导致它的熔点低于230度,最低的一般是180度。
新买的烙铁首先要上锡,上锡指的是让烙铁头粘上焊锡,这样才能使烙铁正常使用,如果烙铁用得时间太久,表面可能会因温度太高而氧化,氧化了的烙铁是不粘锡的,这样的烙铁也要经过上锡处理才能正常使用。

焊接:
拆除或焊接电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管时,可以在元件的引脚上涂一些焊锡,这样可以更好地使热量传递过去,等元件的所有引脚都熔化时就可以取下来或焊上去了。焊时注意温度较高时,熔化后迅速抬起烙铁头,则焊点光滑,但如温度太高,则易损坏焊盘或元件。

补pcb布线
pcb板断线的情况时有发生,显示器、开关电源等的线较粗,断的线容易补上,至于主板、显卡、笔记本的线很细,线距也很小,要想补上就要麻烦一些。要想补这些断线,先要准备一个很窄的扁口刮刀,刮刀可以自已动手用小螺丝刀在磨刀石上磨,使得刮刀口的宽度与pcb板布线的宽度差不多。补线时要先用刮刀把pcb板断线表面的绝缘漆刮掉,注意不要用力太大以免把线刮断,另外还要注意不要把相临的pcb布线表面的绝缘漆刮掉,为的是避免焊锡粘到相临的线上,表面处理好以后就要在上面均匀地涂上一层焊膏,然后用烙铁在刮掉漆的线上加热涂锡,然后找报废的鼠标,抽出里面的细铜丝,把单根铜丝涂上焊膏,再用烙铁涂上焊锡,然后用烙铁小心地把细铜丝焊在断线的两端。
焊接完成后要用万用表检测焊接的可*性,先要量线的两端确认线是否已经连上,然后还要检测一下补的线与相临的线是否有粘连短路的现象。

塑料软线的修补
光驱激光头排线、打印机的打印头的连线经常也有断裂的现象,焊接的方式与pcb板补线差不多,需要注意的是因普通塑料能耐受的温度很低,用烙铁焊接时温度要把握好,速度要尽量快些,尽量避免塑料被烫坏,另外,为防止受热变形,可用小的夹子把线夹住定位。
cpu断针的焊接:

cpu断针的情况很常见,370结构的赛扬一代cpu和p4的cpu针的根部比较结实,断针一般都是从中间折断,比较容易焊接,只要在针和焊盘相对应的地方涂上焊膏,上了焊锡后用烙铁加热就可以焊上了,对于位置特殊,不便用烙铁的情况可以用热风焊台加热。
赛扬二代的cpu的针受外力太大时往往连根拔起,且拔起以后的下面的焊盘很小,直接焊接成功率很低且焊好以后,针也不易固定,很容易又会被碰掉下来,对于这种情况一般有如下几种处理方式:第一种方式:用鼠标里剥出来的细铜丝一端的其中一根与cpu的焊盘焊在一起,然后用502胶水把线粘到cpu上,另一端与主板cpu座上相对应的焊盘焊在一起,从电气连接关系上说,与接插在主板上没有什么两样,维一的缺点是取下cpu不方便。第二种方式:在cpu断针处的焊盘上置一个锡球(锡球可以用bga焊接用的锡球,当然也可以自已动手作),然后自已动手作一个稍长一点的针(,插入断针对应的cpu座内,上面固定一小块固化后的导电胶(导电胶有一定的弹性),然后再把cpu插入cpu座内,压紧锁死,这样处理后的cpu可能就可以正常工作了。

显卡、内存条等金手指的焊接:
显卡或内存如果多次反复从主板上拔下来或插上去,可能会导致金手指脱落,供电或接地的引脚也常会因电流太大导致金手指烧坏,为使它们能够正常使用,就要把金手指修补好,金手指的修补较简单,可以从别的报废的卡上用壁纸刀刮下同样的金手指,表面处理干净后,用502胶水小心地把它对齐粘在损坏的卡上,胶水凝固以后,再用壁纸刀把新粘上去的金手指的上端的氧化物刮掉,涂上焊膏,再用细铜丝将它与断线连起来即可。

集成块的焊接:
在没有热风焊台的情况下,也可考虑用烙铁配合焊锡来拆除或焊接集成块,它的方法是用烙铁在芯片的各个引脚都堆满焊锡,然后用烙铁循环把焊锡加热,直到所有的引脚焊锡都同时熔化,就可以把芯片取下来了。把芯片从电路板上取下来,可以考虑用细铜丝从芯片的引脚下穿过,然后从上面用手提起。

热风焊台
热风焊台是通过热空气加热焊锡来实现焊接功能的,黑盒子里面是一个气泵,性能好的气泵噪声较小,气泵的作用是不间断地吹出空气,气流顺着橡皮管流向前面的手柄,手柄里面是焊台的加热芯,通电后会发热,里面的气流顺着风嘴出来时就会把热量带出来。
每个焊台都会配有多个风嘴,不同的风嘴配合不同的芯片来使用,事实上,现在大多数的技术人员只用其中的一个或两个风嘴就可以完成大多数的焊接工作了,也就是这种圆孔的用得最多。根据我们的使用情况,热风焊台一般选用850型号的,它的最大功耗一般是450w,前面有两个旋钮,其中的一个是负责调节风速的,另一个是调节温度的。使用之前必须除去机身底部的泵螺丝,否则会引起严重问题。使用后,要记得冷却机身,关电后,发热管会自动短暂喷出凉气,在这个冷却的时段,请不要拔去电源插头。否则会影响发热芯的使用寿命。注意,工作时850的风嘴及它喷出的热空气温度很高,能够把人烫伤,切勿触摸,替换风嘴时要等它的温度降下来后才可操作。

下面讲述qfp芯片的更换
首先把电源打开,调节气流和温控旋钮,使温度保持在250-350度之间,将起拔器置于集成电路块之下,让喷嘴对准所要熔化的芯片的引脚加热,待所有的引脚都熔化时,就可以抬起拔器,把芯片取下来。取下芯片后,可以涂适量焊膏在电路板的焊盘上,用风嘴加热使焊盘尽量平齐,然后再在焊盘上涂适量焊膏,将要更换的芯片对齐固定在电路板上,再用风嘴向引脚均匀地吹出热气,等所有的引脚都熔化后,焊接就完成了。最后,要注意检查一下焊接元件是否不短路虚焊的情况。
bga芯片焊接:
要用到bag芯片贴装机,不同的机器的使用方法有所不同,附带的说明书有详细的描述。
插槽(座)的更换:
插槽(座)的尺寸较大,在生产线上一般用波峰焊来焊接,波峰焊机可以使焊锡熔化成为锡浆并使锡浆形成波浪,波浪的顶峰与pcb板的下表面接触,使得插槽(座)与焊盘焊在一起,对于小批量的生产或维修,往往用锡炉来更换插槽(座),锡炉的原理与波峰焊差不多,都是用锡浆来拆除或焊接插槽,只要让焊接面与插槽(座)吻合即可。
贴片式元器件的拆卸、焊接技巧
贴片式元器件的拆卸、焊接宜选用200~280℃调温式尖头烙铁。贴片式电阻器、电容器的基片大多采用陶瓷材料制作,这种材料受碰撞易破裂,因此在拆卸、焊接时应掌握控温、预热、轻触等技巧。控温是指焊接温度应控制在200~250℃左右。预热指将待焊接的元件先放在100℃左右的环境里预热1~2分钟,防止元件突然受热膨胀损坏。轻触是指操作时烙铁头应先对印制板的焊点或导带加热,尽量不要碰到元件。另外还要控制每次焊接时间在3秒钟左右,焊接完毕后让电路板在常温下自然冷却。以上方法和技巧同样适用于贴片式晶体二、三极管的焊接。
贴片式集成电路的引脚数量多、间距窄、硬度小,如果焊接温度不当,极易造成引脚焊锡短路、虚焊或印制线路铜箔脱离印制板等故障。拆卸贴片式集成电路时,可将调温烙铁温度调至260℃左右,用烙铁头配合吸锡器将集成电路引脚焊锡全部吸除后,用尖嘴镊子轻轻插入集成电路底部,一边用烙铁加热,一边用镊子逐个轻轻提起集成电路引脚,使集成电路引脚逐渐与印制板脱离。用镊子提起集成电路时一定要随烙铁加热的部位同步进行,防止操之过急将线路板损坏。
换入新集成电路前要将原集成电路留下的焊锡全部清除,保证焊盘的平整清洁。然后将待焊集成电路引脚用细砂纸打磨清洁,均匀搪锡,再将待焊集成电路脚位对准印制板相应焊点,焊接时用手轻压在集成电路表面,防止集成电路移动,另一只手操作电烙铁蘸适量焊锡将集成电路四角的引脚与线路板焊接固定后,再次检查确认集成电路型号与方向,正确后正式焊接,将烙铁温度调节在250℃左右,一只手持烙铁给集成电路引脚加热,另一只手将焊锡丝送往加热引脚焊接,直至全部引脚加热焊接完毕,最后仔细检查和排除引脚短路和虚焊,待焊点自然冷却后,用毛刷蘸无水酒精再次清洁线路板和焊点,防止遗留焊渣。
检修模块电路板故障前,宜先用毛刷蘸无水酒精清理印制板,清除板上灰尘、焊渣等杂物,并观察原电路板是否存在虚焊或焊渣短路等现象,以及早发现故障点,节省检修时间。

bga焊球重置工艺

了解
1、 引言
bga作为一种大容量封装的smd促进了smt的发展,生产商和制造商都认识到:在大容量引脚封装上bga有着极强的生命力和竞争力,然而bga单个器件价格不菲,对于预研产品往往存在多次试验的现象,往往需要把bga从基板上取下并希望重新利用该器件。由于bga取下后它的焊球就被破坏了,不能直接再焊在基板上,必须重新置球,如何对焊球进行再生的技术难题就摆在我们工艺技术人员的面前。在indium公司可以购买到bga专用焊球,但是对bga每个焊球逐个进行修复的工艺显然不可取,本文介绍一种solderquick 的预成型坏对bga进行焊球再生的工艺技术。
2、 设备、工具及材料
预成型坏\ 夹具\ 助焊剂\ 去离子水\ 清洗盘\ 清洗刷\ 6英寸平镊子\ 耐酸刷子\ 回流焊炉和热风系统\ 显微镜\ 指套(部分工具视具体情况可选用)
3、 工艺流程及注意事项
3.1准备
确认bga的夹具是清洁的。把再流焊炉加热至温度曲线所需温度。
3.2工艺步骤及注意事项
3.2.1把预成型坏放入夹具
把预成型坏放入夹具中,标有solderquik 的面朝下面对夹具。保证预成型坏与夹具是松配合。如果预成型坏需要弯曲才能装入夹具,则不能进入后道工序的操作。预成型坏不能放入夹具主要是由于夹具上有脏东西或对柔性夹具调整不当造成的。
3.2.2在返修bga上涂适量助焊剂
用装有助焊剂的注射针筒在需返修的bga焊接面涂少许助焊剂。注意:确认在涂助焊剂以前bga焊接面是清洁的。
3.2.3把助焊剂涂均匀,用耐酸刷子把助焊剂均匀地刷在bga封装的整个焊接面,保证每个焊盘都盖有一层薄薄的助焊剂。确保每个焊盘都有焊剂。薄的助焊剂的焊接效果比厚的好。
3.2.4把需返修的bga放入夹具中,把需返修的bga放入夹具中,涂有助焊剂的一面对着预成型坏。
3.2.5 放平bag,轻轻地压一下bga,使预成型坏和bga进入夹具中定位,确认bga平放在预成型坏上。
3.2.6回流焊
把夹具放入热风对流炉或热风再流站中并开始回流加热过程。所有使用的再流站曲线必须设为已开发出来的bga焊球再生工艺专用的曲线。
3.2.7冷却
用镊子把夹具从炉子或再流站中取出并放在导热盘上,冷却2分钟。
3.2.8取出
当bga冷却以后,把它从夹具中取出把它的焊球面朝上放在清洗盘中。
3.2.9浸泡
用去离子水浸泡bga,过30秒钟,直到纸载体浸透后再进行下一步操作。
3.2.10剥掉焊球载体
用专用的镊子把焊球从bga上去掉。剥离的方法最好是从一个角开始剥离。剥离下来的纸应是完整的。如果在剥离过程中纸撕烂了则立即停下,再加一些去离子水,等15至30秒钟再继续。
3.2.11去除bga上的纸屑,在剥掉载体后,偶尔会留下少量的纸屑,用镊子把纸屑夹走。当用镊子夹纸屑时,镊子在焊球之间要轻轻地移动。小心:镊子的头部很尖锐,如果你不小心就会把易碎的阻焊膜刮坏。
3.2.12清洗
把纸载体去掉后立即把bga放在去离子水中清洗。用大量的去离子水冲洗并刷子用功刷bga。
小心:用刷子刷洗时要支撑住bga以避免机械应力。
注意:为获得最好 的清洗效果,沿一个方向刷洗,然后转90度,再沿一个方向刷洗,再转90度,沿相同方向刷洗,直到转360度。
3.2.13漂洗
在去离子水中漂洗bga,这会去掉残留的少量的助焊剂和在前面清洗步聚中残留的纸屑。然后风干,不能用干的纸巾把它擦干。
3.2.14检查封装
用显微镜检查封装是否有污染,焊球未置上以及助焊剂残留。如需要进行清洗则重复3.2.11-3.2.13。
注意:由于此工艺使用的助焊剂不是免清洗助焊剂,所以仔细清洗防止腐蚀和防止长期可*性失效是必需的。
确定封装是否清洗干净的最好的方法是用电离图或效设备对离子污染进行测试。所有的工艺的测试结果要符合污染低于0.75mg naaci/cm2的标准。另,3.2.9-3.2.13的清洗步聚可以用水槽清洗或喷淋清洗工艺代替。
4、 结论
由于bga上器件十分昂贵,所以bga的返修变得十分必要,其中关键的焊球再生是一个技术难点。本工艺实用、可*,仅需购买预成型坏和夹具即可进行bga的焊再生,该工艺解决了bga返修中的关键技术难题

焊锡膏使用常见问题分析
★重点
焊膏的回流焊接是用在smt装配工艺中的主要板级互连方法,这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起,这些特性包括易于加工、对各种smt设计有广泛的兼容性,具有高的焊接可*性以及成本低等;然而,在回流焊接被用作为最重要的smt元件级和板级互连方法的时候,它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战,事实上,回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的smt焊接材料,尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题,为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法,我们分别对每个问题简要介绍。
底面元件的固定
 双面回流焊接已采用多年,在此,先对第一面进行印刷布线,安装元件和软熔,然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理,为了更加节省起见,某些工艺省去了对第一面的软熔,而是同时软熔顶面和底面,典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件,如芯片电容器和芯片电阻器,由于印刷电路板(pcb)的设计越来越复杂,装在底面上的元件也越来越大,结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然,元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足,而垂直固定力不足可归因于元件重量增加,元件的可焊性差,焊剂的润湿性或焊料量不足等。其中,第一个因素是最根本的原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在,就必须使用smt粘结剂。显然,使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。
未焊满
 未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常,所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满,这些因素包括:1,升温速度太快;2,焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢;3,金属负荷或固体含量太低;4,粉料粒度分布太广;5;焊剂表面张力太小。但是,坍落并非必然引起未焊满,在软熔时,熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能,焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下,由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。
除了引起焊膏坍落的因素而外,下面的因素也引起未满焊的常见原因:1,相对于焊点之间的空间而言,焊膏熔敷太多;2,加热温度过高;3,焊膏受热速度比电路板更快;4,焊剂润湿速度太快;5,焊剂蒸气压太低;6;焊剂的溶剂成分太高;7,焊剂树脂软化点太低。

断续润湿
 焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上(1.4.5.),这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上,并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点,因此,在最初用熔化的焊料来覆盖表面时,会有断续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩,不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份,在焊接温度下,水蒸气具极强的氧化作用,能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面(典型的例子是在熔融焊料交界上的金属氧化物表面)。常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象,尤其是在基体金属之中,反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。与此同时,较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两方面都会增加释放出的气体量,消除断续润湿现象的方法是:1,降低焊接温度;2,缩短软熔的停留时间;3,采用流动的惰性气氛;4,降低污染程度。
低残留物
 对不用清理的软熔工艺而言,为了获得装饰上或功能上的效果,常常要求低残留物,对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接点附近的通孔之间实行电接触”,较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖,这会妨碍电连接的建立,在电路密度日益增加的情况下,这个问题越发受到人们的关注。
显然,不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。然而,与此相关的软熔必要条件却使这个问题变得更加复杂化了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能,提出一个半经验的模型,这个模型预示,随着氧含量的降低,焊接性能会迅速地改进,然后逐渐趋于平稳,实验结果表明,随着氧浓度的降低,焊接强度和焊膏的润湿能力会有所增加,此外,焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。实验数据所提出的模型是可比较的,并强有力地证明了模型是有效的,能够用以预测焊膏与材料的焊接性能,因此,可以断言,为了在焊接工艺中成功地采用不用清理的低残留物焊料,应当使用惰性的软熔气氛。
间隙
 间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说,这可归因于以下四方面的原因:1,焊料熔敷不足;2,引线共面性差;3,润湿不够;4,焊料损耗枣这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落,引线的芯吸作用(2.3.4)或焊点附近的通孔引起的,引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳(μm)间距的四芯线扁平集成电路(qfp枣quad flat packs)的一个特别令人关注的问题,为了解决这个问题,提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法(9),此法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区,并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙,引线的芯吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决,此外,使用润湿速度较慢的焊剂,较高的活化温度或能延缓熔化的焊膏(如混有锡粉和铅粉的焊膏)也能最大限度地减少芯吸作用.在用锡铅覆盖层光整电路板之前,用焊料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。

焊料成球
 焊料成球是最常见的也是最棘手的问题,这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒;大多数的情况下,这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的,焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生,随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展,人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的smt工艺。
引起焊料成球(1,2,4,10)的原因包括:1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍;2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中;3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中;4,不适当的加热方法;5,加热速度太快;6,预热断面太长;7,焊料掩膜和焊膏间的相互作用;8,焊剂活性不够;9,焊粉氧化物或污染过多;10,尘粒太多;11,在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;12,由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落;13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用;14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球;15、焊膏中金属含量偏低。

焊料结珠
 焊料结珠是在使用焊膏和smt工艺时焊料成球的一个特殊现象.,简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球,其上粘带有(或没有)细小的焊料球(11).它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起,在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒,在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来,并聚结起。
焊接结珠的原因包括:1,印刷电路的厚度太高;2,焊点和元件重叠太多;3,在元件下涂了过多的锡膏;4,安置元件的压力太大;5,预热时温度上升速度太快;6,预热温度太高;7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来;8,焊剂的活性太高;9,所用的粉料太细;10,金属负荷太低;11,焊膏坍落太多;12,焊粉氧化物太多;13,溶剂蒸气压不足。消除焊料结珠的最简易的方法也许是改变模版孔隙形状,以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。