成功的BGA焊盘修理技术
By Jeff Ferry
球栅列阵(BGA)焊盘翘起或脱落的不幸现象是常见的。翘起的BGA焊盘把日常修理的程序变成一个复杂的印刷电路板修复程序。
BGA焊盘翘起的发生有许多原因。因为这些焊盘位于元件下面，超出修理技术员的视线，技术员看不到这些焊点连接，因而可能在熔化所有焊锡连接点之前就试图移动元件。类似地，由于过量的底面或顶面加热，或加热时间太长温度太高，BGA焊盘可能会被过分加热。结果，操作员可能由于想使所有的BGA焊盘都熔化而使该区域过热。加热太多或太少可能产生同样的不愉快的结果。
 一个位置上多次返工也可能造成焊盘对电路板层失去粘结。在焊锡回流温度，SMT焊盘是脆弱的，因为焊盘对板的粘结就是这样。BGA是一个结实的元件，对PCB的连接很强；焊盘表面区域也值得注意，当熔化时，焊锡的表面张力最大。
在许多情况下，不管最有技术的操作员尽其最大努力，在BGA修理中偶然的焊盘翘起还是可能见到。你该怎么办？
下面的方法是用于修复损伤的BGA焊盘的，采用的是新的干胶片、胶底焊盘。新的焊盘是使用一种专门设计的粘结压力机来粘结到PCB表面。必须使板面平滑。如果基底材料损伤，必须先用另外的程序修复。本方法用来更换BGA的铜箔焊盘，干胶片作胶衬底。步骤如下。
- 清洁要修理的区域
- 取掉失效的焊盘和一小段连线
- 用小刀刮掉残留胶、污点或烧伤材料
- 刮掉连线上的阻焊或涂层
- 清洁区域
- 在板面连接区域蘸少量液体助焊剂，并上锡。清洁。焊锡连接的搭接长度应该小于两倍的连线宽度。然后，可将新的BGA焊盘的连线插入原来BGA焊盘的通路孔中。将通路孔的阻焊去掉，适当处理。板面的新焊盘区域必须平滑。如果有内层板纤维暴露，或表面有深层刮伤，都应该先修理。更换后的BGA焊盘高度是关键的，特别对共晶锡球的元件。去掉BGA焊盘与板面连线或通路孔之间的阻焊材料，以保持一个较低的轮廓。有必要时，轻微磨进板面以保证连线高度不会干涉更换的元件。
- 选一个BGA的替换焊盘，最接近配合要更换的焊盘。如果需要特别尺寸或形状，可以用户订做。这些新的BGA焊盘是用铜箔制造的，铜箔顶面镀锡，底面有胶剂胶结片。
- 在修整出新焊盘之前，小心地刮去新焊盘背面上焊锡点连接区域的胶剂胶结片。只从焊点连接区域刮掉树脂衬底。这样将允许暴露区域的焊接。当处理替换焊盘时，避免手指或其它材料接触树脂衬底，这样可能污染表面，降低粘结强度。
- 剪切和修整新的焊盘。从镀锡边剪下，剪留的长度保证最大允许的焊接连线搭接。
- 在新焊盘的顶面放一片高温胶带，将新的焊盘放到PCB表面的位置上，用胶带帮助定位。在粘结期间胶带保留原位。
- 选择适合于新焊盘形状的粘结焊嘴，焊嘴应该尽可能小，但应该完全覆盖新焊盘的表面。
- 定位PCB，使其平稳。轻轻将热焊嘴放在覆盖新焊盘的胶带上。施加压力按修理系统的手册推荐的。注意：过大的粘结压力可能引起PCB表面的斑点，或者引起新的焊盘滑出位置。
- 在定时的粘结时间过后，抬起烙铁，去掉用于定位的胶带。焊盘完全整修好。仔细清洁区域，检查新焊盘是否适当定位。
- 蘸少量液态助焊剂到焊接连线搭接区域，把新焊盘的连线焊接到PCB表面的线路上。尽量用最少的助焊剂和焊锡来保证可靠的连接。为了防止过多的焊锡回流，可在新焊盘的顶面放上胶带。
- 混合树脂，涂在焊接连线搭接处。固化树脂。用最大的推荐加热时间，以保证最高强度的粘结。BGA焊盘通常可经受一两次的回流周期。另外可在新焊盘周围涂上树脂，提供额外的胶结强度。
- 按要求涂上表面涂层。
在焊盘修理之后，应该做视觉检查(包括新焊盘的宽度和间隔)、和电气连接测量。本程序的结果是又一块PCB被修复，因而少一块PCB丢入垃圾桶，为“底线(bottom
line)”作出积极贡献。
Jeff Ferry, Circuit Technology Center, Hoverhill, Mass.
(A 09/29/2000)
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