從PCB移除PBGA封裝

    如何從印刷電路板 (PCB) 移除塑封球柵陣列封裝 (PBGA)，ADI給出一套從PCB移除PBGA 封裝的建議返修程序。

    PBGA是一種封裝形式，其主要區別性特征是利用焊球陣列來與基板（如PCB）接觸。此特性使得PBGA相對于其他引腳配置不同的封裝形式（如單列、雙列直插、四列型）有一個優勢，那就是能夠實現更高的引腳密度。PBGA封裝內部的互連通過線焊或倒裝芯片技術實現。包含集成電路的PBGA芯片封裝在塑封材料中。

    圖1. PBGA器件示意圖PBGA器件返修將PBGA器件裝配到PCB上之后，若發現缺陷，應當返修以移除不良器件，并換上工作正常的器件。移除器件之前，應加熱不良器件直至焊接接頭液化，以便于從電路板上移除不良器件。

    常規返修程序如下

    ? 準備板子

    ? 移除器件

    ? 清潔PCB焊盤

    ? 涂敷焊膏

    ? 器件對齊和貼片

    ? 固定器件

    ? 檢查

    具體介紹以上7個步驟前，先來說說移除器件和分層該注意的事兒。

    移除器件時，可能會在PBGA和/或PCB上產生機械應力。應小心移除不良器件，避免損傷PCB、鄰近器件及不良器件本身，尤其是若用戶打算對不良器件進行故障分析時。

    PBGA器件上若有過大應力，例如將器件加熱到額定峰值溫度以上或過度暴露于高溫下，可能導致封裝分層或外部物理損壞（參見圖2和圖3）。對于要做進一步分析的器件，移除不當所引起的分層會加大找出真正故障機制的難度。因此，為了進行有效的故障分析，妥善移除不良器件是十分必要的。

圖2. 過度加熱引起PBGA器件的基板和塑封材料之間分層 （通過掃描聲學顯微鏡觀測）

圖3. 過度加熱導致PBGA上出現裂紋的低放大率圖像 （側視圖）準備板子

    強烈建議在返修開始前對PCB組件進行干烘，以消除殘留水分。若不消除，在回流期間，殘留水分可能會因為“爆米花效應”而損傷器件。在125°C下烘烤PCB組件至少4小時，只要這些條件不超過PCB上其他器件的額定限值。如果這些條件超過其他器件的額定限值，則應使用聯合行業標準IPC/JEDEC J-STD-033中說明的備選烘烤條件。

    移除器件

    可使用不同的工具來移除器件。為了移除器件，可能要加熱器件，直至焊料回流，然后在焊料仍處于液態時通過機械手段移除器件?？删幊虩峥諝夥敌尴到y可提供受控溫度和時間設置。返修時應遵循器件裝配所用的溫度曲線。返修溫度不得超過濕度靈敏度等級 (MSL) 標簽上規定的峰值溫度。加熱時間可以縮短（例如針對液化區），只要實現了焊料完全回流即可。焊料回流區處于峰值溫度的時間應小于60秒。拾取工具的真空壓力應小于0.5 kg/cm2，以防器件在達到完全回流之前頂出，并且避免焊盤浮離。請勿再使用從PCB上移除的器件。

    控制返修溫度以免損壞PBGA器件和PCB。應當考慮由于熱質量不同，相比基于引線框的封裝，例如標準外形集成電路 (SOIC) 和引線框芯片級封裝 (LFCSP)，PBGA的加熱速度可能更快。注意，用耐熱帶蓋住器件周圍的區域可提供進一步的保護。此外，建議加熱PCB下方以降低PCB上下兩面的溫差，使板彎曲最小。

    定義返修工具設置時，應標定溫度曲線。首次返修特定器件時，這種標定尤其重要。還需要利用不同的主體尺寸、焊料成分或不同的PCB材料、配置、尺寸和厚度對PBGA器件進行標定，因為它們可能有不同的熱質量值。

    標定必須包括對溫度、時間和設備工具的其他設置進行監控（參見圖4）。應將熱電偶裝配到板組件的不同部分，如PBGA器件上部和PCB上部（參見圖5）。分析時間和溫度曲線數據，從評估中獲得器件移除的有效參數。

圖4. 器件移除評估的簡化流程圖

圖5. 器件移除標定設置示意圖清潔PCB焊盤

    將器件精準貼放到電路板上是很重要的。帶分光束光學系統的貼片設備有助于PBGA和電路板的對齊。此類成像系統涉及到將PBGA焊球鏡像疊放在PCB焊盤鏡像上（參見圖10）。貼片機必須具有支持用戶沿x軸和y軸進行微調（包括旋轉）的能力。