在 PCB 组装和返修领域,BGA(球栅阵列)器件的重焊是技术门槛最高的工序之一。BGA 器件引脚隐藏在底部,焊点不可见,重焊过程中温度、压力、时间的微小偏差,都可能导致虚焊、连锡、焊球脱落等缺陷。作为深耕 PCB 行业十余年的专家,今天我就从拆焊、植球、贴装、回流焊四个核心环节,拆解 BGA 重焊的全流程管控要点,帮大家避开工艺雷区。
第一步:BGA 器件的精准拆焊拆焊是重焊的起点,核心要求是高温均匀加热,避免器件和 PCB 损伤。很多工程师拆焊时喜欢用热风枪单点加热,结果要么是器件翘曲变形,要么是 PCB 焊盘脱落,这都是典型的操作误区。正确的做法是使用热风 + 红外双温区返修台,热风负责加热器件表面,红外负责加热 PCB 背面,实现上下同步均匀升温。温度曲线的设置是关键,对于常规 FR-4 基板的 PCB,拆焊温度曲线分为四个阶段:预热阶段(120-150℃,保温 60-90 秒),目的是去除 PCB 和器件的潮气;升温阶段(150-217℃,升温速率 1-2℃/ 秒),避免温度骤升导致器件内部应力过大;回流阶段(217-245℃,保温 30-45 秒),让焊锡充分融化;冷却阶段(自然冷却或强制风冷,冷却速率≤3℃/ 秒),防止焊点晶粒粗大影响可靠性。这里要特别注意,拆焊时必须在 PCB 背面垫上耐高温硅胶垫板,防止 PCB 局部受热变形。我之前遇到过一个案例,工程师拆焊 CPU BGA 时没垫垫板,导致 PCB 翘曲度超过 0.5%,后续贴装新器件时直接出现引脚对位偏移。捷配的返修车间配备了高精度双温区返修台,搭配定制化硅胶垫板,能将 PCB 翘曲度控制在 0.1% 以内,最大程度保护基板。
第二步:焊盘清理与植球工艺拆焊完成后,PCB 焊盘和 BGA 器件焊球都会残留焊锡,必须彻底清理才能进行下一步。清理焊盘时,要使用助焊剂 + 防静电吸锡带,轻轻擦拭焊盘表面,直到焊盘露出光亮的金属色,切忌用刮刀用力刮擦,否则会损伤焊盘阻焊层。对于需要重复使用的 BGA 器件,植球是核心工序。植球前要先去除器件底部残留的焊锡,然后涂抹一层低温助焊膏,将器件对准植球钢网,把锡球均匀撒在钢网孔内,再通过回流焊使锡球固定在器件焊盘上。植球的关键是锡球直径和钢网厚度的匹配,比如 0.5mm 引脚间距的 BGA,对应锡球直径一般为 0.3mm,钢网厚度为 0.2mm。捷配采用的是全自动植球机,能实现锡球的精准定位和均匀分布,植球良率高达 99.8%,远高于手工植球的 85%。而且植球后的回流焊采用氮气保护氛围,能有效减少锡球氧化,提升焊点的润湿性。
第三步:BGA 器件的精准贴装贴装环节的核心是对位精度,因为 BGA 器件焊点不可见,一旦对位偏差超过 0.1mm,就可能导致连锡或虚焊。贴装分为手动贴装和自动贴装两种方式,手动贴装适合小批量返修,需要借助放大镜或显微镜,以 PCB 上的丝印框为基准,将 BGA 器件的引脚与焊盘对齐,轻轻按压器件使焊球与焊盘初步接触。自动贴装则适合大批量生产,通过视觉定位系统,能实现 ±0.05mm 的对位精度。贴装时要注意,器件底部不能涂抹过多助焊剂,否则回流焊时助焊剂挥发不充分,会产生气泡,影响焊点可靠性。
第四步:回流焊的温度曲线优化回流焊是 BGA 重焊的最后一步,也是决定焊点质量的关键。回流焊的温度曲线必须和器件、PCB 的耐热性匹配,比如陶瓷封装的 BGA 器件耐热性好,回流温度可以设置到 245℃;而塑料封装的器件耐热性差,回流温度不宜超过 235℃。另外,回流焊的氛围也很重要,空气氛围下回流焊容易导致焊点氧化,而氮气氛围下回流焊,能提升焊点的光泽度和可靠性。捷配的回流焊设备配备了氮气纯度监测系统,氮气纯度稳定在 99.99% 以上,能有效保证焊点质量。
重焊完成后,还需要进行焊点检测,常用的方法有 X 光检测和功能测试。X 光检测能直观看到焊点的形状和内部是否有气泡,功能测试则能验证器件是否正常工作。只有通过双重检测,才能确保 BGA 重焊的可靠性。
BGA 重焊没有捷径可走,只有把控好每一个环节的工艺参数,才能做出高质量的焊点。对于 PCB 工程师来说,积累实战经验,熟悉不同器件的工艺特性,是提升重焊水平的关键。