|
|
...PCB vs. IC Layout
標題當初確實是有點寫錯了... 不過希望如同bboaa大大所言：在chip123能有更多很好的「經驗傳承」！
. V+ z& |" z: K/ l) [0 Y0 V, K* M- L3 Q5 I
雙面印刷電路板上無鉛陣列封裝件的返修
* d% i0 Q4 k4 K# F) M4 d' s" ?4 ]% X2 I" y. N" t* w
這些年來，電路和器件變得越來越小及精細，同時也越來越複雜，功能越來越多。與此同時，激烈的競爭為製造週期中的各個環節帶來強大的壓力，而產量和獲利能力則是其中的關鍵。在這個背景下，返修 (rework) 已不是可有可無或偶爾為之的工作，而成為不可避免的任務了。同時，它也是最具風險的工作之一，是電子產業中要求最高的部分，尤其是在涉及陣列封裝件的場合。的確，高品質、有效率的返修是能否成功裝配BGA器件，從而發揮其獲利能力的最重要單一因素。隨著無鉛焊接製程的引入，返修的品質變得更具有關鍵性。這是因為無鉛焊料需要的製程溫度更高，而這有可能對那些溫度承受力低的材料和部件造成無可挽救不可逆轉的破壞。 : W, l0 p' t" ^' Z$ J
* u* f& W' s4 ?6 q0 x
無論採用的是含鉛還是無鉛製程，無論返修的是常規還是陣列封裝器件，返修的主要步驟 (解焊吸錫 (desoldering)、拆卸、返修部位清洗和再安裝 (reattachment)) 基本上都是相同的。產業界的返修專業人士對這些都非常清楚，也有完善的文獻檔案可以查詢，因此不必在此贅述。而本文的重點將放在加熱方面，這也是無鉛返修帶來的最大問題，以及如何對大型的雙面印刷電路板 (PCB) 上的陣列封裝件進行迴流焊接。
]/ }0 c0 }" b4 S, U8 {' w0 x0 U3 Z! U: {! w, B6 ]* L
焊接溫度高0 \' y5 B" Q+ N2 t. m$ e q r3 N2 H2 ?
! S2 ?( N+ X G+ |$ n$ y6 c含鉛焊料的熔點在183 ºC，迴流焊接溫度範圍為210-220ºC；而廣為使用中的無鉛SAC (錫-銀-銅) 焊料合金的熔點在217ºC，迴流焊接溫度在235ºC到250ºC之間。這個溫度範圍非常接近部件會被破壞的溫度。例如，部件裸晶 (die) 的IPC上限為260ºC，這對某些部件的廠家來說，已經太高了。製程控管顯然比過去更加嚴謹。與此同時，若要避免出現諸如板卡翹曲、部件熔化、電路通路、短路、橋接、板卡脫層、產生氣孔、甚至部件破壞之類的缺陷，就必須精確地設定和控制製程溫度曲線 (例如最終溫度、升溫速率、浸潤時間和溫差)、加熱器尺寸及位置。現在的焊接需要更高的溫度，而且，為了確保焊接點的可靠性，無鉛焊錫必須加熱到至少230ºC。由於製程溫度有 +/- 5ºC級別的變異性，因此溫度至少要達到235ºC (或依照NEMI標準，要達到245ºC) 才可以獲得可靠的焊點。 2 `9 R3 w" t7 A& I
5 S* G# p( r% U# V9 ?( c, v! _BGA封装罩受損的問題, w7 X7 t% U: ?, H5 R7 d
+ }/ o5 X, P, i5 ^/ y
在這樣的溫度下進行返修焊接，最大的困難之一是：如何降低被返修BGA罩(通常由怕熱的塑膠製成) 的溫度。對於大尺寸的BGA，溫度過高會使封裝罩的轉角處向下扭曲，而這是造成橋接缺陷的一個主要原因，尤其是部件要焊接到正確的位置有困難時，更是如此。這可能是使用了劣質BGA基板材料所造成的。有些部件廠家尚未針對無鉛製程溫度重新設計其原來的含鉛封裝技術，只是簡單地用無鉛焊錫對其上錫而已；又或者在朝真正的無鉛封裝發展時，會提供較便宜的過渡性產品。 ' q& q1 S, ^. b2 b1 m7 K& G
; U4 [' A+ e; u2 X$ [7 I, x
温差控制
% o* w) C) P# D0 [9 W9 e, \$ v
' J' J' C$ d9 z返修時要考慮的另一個因素是板卡上不同部位間的溫度差別 (即溫差 delta T)。具有嚴格製程控制的優秀返修製程，應該可以確保被返修錫球間的溫度差別要接近5ºC，及不超過10ºC。同樣地，為了避免板卡翹曲以及隨後的可靠性問題，有些廠家特別規定整片板卡(雙面)的溫差要小於7ºC。
3 ?/ I ?) V+ V+ o( [ a! S3 M2 R3 l' D' U+ O* Z$ P
升溫速率1 a1 @$ f) ?; k$ k# C6 b
9 g3 X: R/ t& l% P) R* `8 |4 ^
時間就是金錢；而且產量越高，利潤就越高。這無論對於返修還是製造的其他任何環節而言，都是顛樸不破的真理，因此，迴流處理越快越好。這樣就會迫使返修人員提高無鉛焊錫的升溫速率，另外，部分原因是因為目標製程溫度提高了。降溫速率也會更快，這是為了確保處於熔化溫度和巔峰溫度的時間可以盡可能地短。製程控制在這�仍然是一項關鍵。 ( p' p( d4 h, S6 g4 S1 d
, T* k3 V: C4 t. x
加熱器和空氣溫度
. U" m' q6 K7 Z" c6 e$ ?' ]/ }) W! m; q2 H
在對陣列封裝部件加熱時，對流式 (透過一個噴嘴送熱風) 加熱器比傳導式加熱器更實用，因為它有立即性的效果，而且可使整片板卡和封裝部件逐漸升溫...
3 U" s _" }& ^6 l6 c9 u
- D9 A4 [: d+ s$ ]3 u0 M |
|
IP卡
狗仔卡
發表於 2006-11-12 14:38:08
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
分享
頂
踩
分享
提升卡
置頂卡
沉默卡
喧囂卡
變色卡
搶沙發
千斤頂
顯身卡
發表於 2006-12-18 11:45:32
發表於 2007-11-21 08:50:56
