BGA返修温度曲线

2015-11-12 19:01| 发布者: 陈欣欣| 查看: 3815| 评论: 27|原作者: 效时BGA返修台

应之前论坛的朋友询问，说这个BGA返修台的温度曲线要怎么设置，所以我特地写了这篇，希望对大家有所帮助。
BGA器件的维修（Rework）过程中，其中一个重要的环节就是温度曲线（Themal Profiling）的设定。与正常生产的再流焊（Reflow）温度曲线相比，维修过程对温度控制的要求要更高。在常规的再流焊炉腔内，温度流失几乎没有。而对于维修而言，一般情况都是将PCB暴露在空气中对单个器件实施加热处理，在这种情况下，温度的流失相当严重，对此，决不能单靠升温来达到温度的补偿。这是因为一方面对于器件而言，过高的温度显然会损坏器件本身，而另一方面，升温必然造成BGA的受热不均匀引起弯曲变形等负面影响。因此，设定合适的温度曲线是BGA维修的关键。另外，由于PCB的材质、厚度及散热情况都不同，对应BGA的温度敏感程度也有所不同。
为了达到更好的维修效果，那么就需要针对不同的PCB板设定其对应最合适的返修温度曲线。

返修台返修时的温度曲线图像.jpg

图一 BGA返修台返修时的温度曲线图像（无铅返修）
（红色线条为测温线实时监测生成的温度曲线）
BGA返修台温度设置.jpg

图二 BGA返修台温度设置（无铅返修，仅供参考）
BGA返修台温度设置2.jpg

BGA返修时的温度曲线图可以拆分为预热、升温、恒温、熔焊、回焊、降温六个部分。但是一般情况下我们使用前五段就够了，焊接与拆焊可以使用同一条温度曲线，但是我们把温度曲线可以拆分成6段来看。如图。
温度曲线详解.jpg

BGA调节温度的时候要把测温线插入BGA内部，这样才可以检测锡球的实际温度。
测温线检测BGA内部温度.jpg

1. 预热：前期的预热和升温段的主要作用在于去除PCB板上的湿气，防止起泡，对整块PCB起到预热作用，防止热损坏。一般温度要求是：在预热阶段，温度可以设置在60℃-100℃之间，一般设置70-80℃，45s左右可以起到预热的作用。同时该温度段可以根据实际情况适度延长预热时间，如长期裸露在空气中的PCB板或BGA则需要延长时间。
2. 升温：在第二段恒温时间运行结束要让BGA的温度保持在（无铅：150~190℃，有铅：150-183℃）之间，如果偏高，就说明我们设定的升温段温度偏高，可以将该段的温度设置低一些或者缩短时间。如果偏低，可以将预热段和升温段的温度加高些或时间加长些。
（无铅150-190℃，时间60-90s；有铅150-183℃，时间是60-120s）
3. 恒温：该温度段我们一般设置温度要比升温段的温度稍微低一些，目的在于均衡锡球内部的温度，让BGA整体的温度平均，让那些温度稍微低的缓慢升高。且该段能活化助焊剂，去除待焊金属表面的氧化物和表面膜以及焊剂本身的挥发物，增强润湿效果，减少温差的作用。一般恒温段的实际测试锡球的温度要求控制在（无铅：170~185℃，有铅145~160℃）之间，时间可以是30-50s。

4. 融焊和回焊：这两个温度段可以结合为一个使用，该温度段可以直接设置成“融焊”。这个部分是让锡球与pcb 焊盘良好的融合，那在这部分我们主要要达到的是焊接峰值（无铅: 235~245℃有铅: 210~220℃）如果测得温度偏高，可以适当降低融焊段温度或缩短融焊段的时间。如果测得温度偏低，可以加高融焊段温度或加长融焊段的时间。常见的bga芯片融焊段的时间我们以100秒为限，也就是说温度偏低时我们加时间，超过100秒温度还是偏低时我们就选择加高融焊段温度，假如到75秒就达到了理想峰值那么我们可以在第四段时间更改为75秒即可。
最后回焊可以当成降温设置，设置的温度要比锡球的熔点低。其作用是防止BGA降温太快，造成损伤。
机器的上部风嘴是直接对着BGA加热，而下部风嘴则是隔着PCB板加热，所以下部的温度设定在融焊段开始后温度的设置应该比上部还要高。同时，当下部的温度比上部还要高的时候，能有效防止板子因为重力的原因向下凹。所以在设置温度的时候是上部比下部更早停止加热。
底部温度的话，一般可以根据板子的厚度来设置，一般可以设置在80-130℃之间。因为底部的作用是对整块PCB板起到预热的作用，防止加热部分与周边温度相差过大而造成板子变形。所以这也是现在为什么一般返修台都是三温区的原因。少了底部的预热的话，会降低BGA返修的成功率，且有可能会损害PCB。
最后还要结合PCB板来调节相关温度，如东芝、索尼的板子就比较薄，更容易受热且更容易变形，这时候就可以适当调低一下温度或者加热时间。
（对于一些灌胶的BGA器件的话，可以适当延长加热时间，这样会比较好拆一点）
锡球在各个时间段.jpg

其他需要注意的知识：
1. BGA表面所能承受的最高温度：有铅小于250℃（标准为260℃）,无铅小于260℃（标准为280℃）。可根据客户的BGA资料作参考。
2. BGA返修后需要植球再装配。
3. 如果不知道机器的情况和BGA是否含铅，可以先把机器温度设定稍微低来试一遍。
最后总结一下，BGA返修时的温度曲线主要根据返修的实际情况来设定，以BGA内部锡球的实测温度为准。机器毕竟是机器，也不可能完全达到没有任何误差，所以不要单看机器内部温度设置来设置，要从实际情况出发。路有多条，要怎么走达到终点是由你来决定的。完成一件事也是有多种方式，不要被现有的规则给限制住了。BGA返修的温度曲线设置也是可以多种多样，最终的目的是达到BGA返修的温度曲线。其实把每个段落命一个名称，区别开来是为了方便新手的了解。有不懂得话大家可以再问我。
看到了这里基本也就把这部分说完了，感谢大家坚持看完，希望能够帮助到大家。在此祝大家身体健康，生活愉快。

BGA回流焊温度曲线.jpg

这里再回答之前一位网友的问题，他当时说我应该教大家直接使用热风枪就可以拆焊的方法。在这里的话，我想说我也不会，热风枪拆BGA元器件虽然可以办到，但是成功率不高。就拿这个标准生产时BGA的温度曲线来说，你用热风枪很难控制好温度，而且很容易吹坏。有时候就算可以用，不过也有可能对BGA器件内部造成一些损伤，导致器件的寿命缩短。一般熟练的人成功率大概能保持在50%。好像之前看过一个帖子，里面作者好像就介绍了自己偷用别人BGA返修台维修，后来自己模仿BGA返修台的原理来用热风枪返修，好像说成功率在40%左右。且还得防止板子变形，不然BGA拆好了，板子没了。

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