IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第93页

从板上要拆除不良的元器件，应该采用热风或激光方式通过上下两个加热器加热。要用尺寸正确的热风嘴加热 BTC 元器件，使得真空吸取工具可以方便拆除零件。使用激光加热来拆除元器件时，不需要选择加热喷嘴尺寸。一旦 BTC 元器件拆除，焊盘位置要清洗并修整好，为装新元器件作准备。除锡工作台可用于焊点修整。…

法和工具来确定。在许多情况下，BTC外观检

查是发现任何问题的第一线索，操作员可以查看

BTC所有四个边缘。

要直接观察BTC底部的焊接情况，就必须使用X

射线或光学检查(内窥镜)。这些方法可以用于

检查明显的不良，比如桥接和漏焊。

焊点结合的X-ray图像可以借助图像分析软件进

行定量测量。这种软件很有用但是对BTC检测

来说不是

必要的。该软件的优点是能识别和显示

不易被操作员发觉的焊点图像尺寸和形状的微

小变化。这些微小的变化可作为该元器件组装

情况的信号，也可用于监控制程并纠正缺点。

很多信号与现知的制程缺点有关联。

7.6.6 加热不充分/不均匀的影响常见的制程

问题是BTC加热不足或加热不均匀。这种问题

常出现在维修的时候，但在生产有许多接地/电

源

平面的多层板时也会见到。这问题也会发生在

BTC元器件附近其背面有屏蔽元器件的双面板

上，当热导体带走BTC的热量而影响焊料完全

润湿时，此问题就发生。这种问题在X-ray照片

上表现为，封装底部不同位置的焊点大小变化

多样。

加热不足在X-ray图像上通常表现为：焊点在封

装中心或一边只有小范围的部分再流。加热不

足的特征也表现为焊点周边比较粗糙，表明焊

料部分再流但没有足够的时间完全润湿焊盘。

BTC对焊盘的偏移也是受热不足的信号。偏移的

X-ray图像看上去焊点瘦长，方向可能不一致。

7.6.7 BTC元器件可焊性测试可焊性评价使

用“浸和看”的技术，可能会导致BTC元器件

伪阴性的测试结果。具有非对称焊盘图形和/或

布局会导致不想要的助焊剂相互作用和缺少熔

融焊料接触。见图7-23和图7-24。在J-STD-002

中定义的S测试，

被推荐用于BTC封装的表面贴

装过程模拟测试。

7.6.8 锡珠不良再流焊过程中很多原因可导

致锡珠形成，锡珠是可靠性差的重要诱因，特

别是有细间距元器件时。

7.7 维修⼯艺

7.7.1 返⼯/维修理念一般地，BTC元器件返

工站是当前用于返工BGA的典型系统。该系统

应该有一个分光系统，XY调整工作台和用于拆

除元器件，带有上下加热器的热风再流系统。

如果要从高密

度板拆除BTC，比如手机，使用

激光返工系统是有优势，因为它不会加热到周

边的元器件，而使用热风系统的时候会影响到

周边元器件。

对于返工，标准的业界操作惯例有许多步骤，

包括：

• 印制板组件-125ºC下烘烤24小时

• 印制板组件-预热到125ºC

• 元器件焊料再流

• 移除元器件(通过真空机器，手持真空吸附或

镊子)

• 清洗和PCB焊盘预处理

– 印刷/涂覆焊膏到PCB上

– 在元器件上印刷焊膏

• 贴装并再流焊接新元器件

• 检查焊点

图7-23 浸渍和⽬视检查

图7-24 过程模拟测试

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从板上要拆除不良的元器件，应该采用热风或

激光方式通过上下两个加热器加热。要用尺寸

正确的热风嘴加热BTC元器件，使得真空吸取

工具可以方便拆除零件。使用激光加热来拆除

元器件时，不需要选择加热喷嘴尺寸。

一旦BTC元器件拆除，焊盘位置要清洗并修整

好，为装新元器件作准备。除锡工作台可用于

焊点修整。

在元器件安装位置，采用与正常模板有相同厚

度、开窗和图形的小模板。用小金属刮刀将焊

膏印

刷到指定的位置。

印刷焊膏的焊盘应该要进行检查，保证元器件

贴装之前有足够并均匀的焊膏。与BGA返工不

同，要成功返工BTC元器件，正确焊膏量是至

关重要的。

在一些情况下，相邻的元器件十分靠近BTC元

器件，不能使用小型模板，此时要用注射器将

焊膏小心地加到焊盘上。焊膏的涂覆量是比较

难控制的，除非使用自动涂覆器，如在激光返

工系统中带有高端焊膏涂覆系统

。

真空吸笔是用来吸取新封装元器件的。分光系

统显示BTC引线和PCB上的焊盘。这两张重叠图

像通过人工调整XY工作台对齐(或使用更高端

系统的自动对齐)。一旦PCB和封装对齐，封装

就往下贴装到PCB上。更换的元器件然后焊接到

PCB上。

7.7.2 拆除BTC

7.7.2.1 PCB烘烤建议在返工之前将PCB在

125°C烘烤大约24小时，以去除残留的湿气，这

些湿气在返工再流过程中会引起

其它元器件

失效。烘烤期间应该要考虑PCB合适的操作方

式。

7.7.2.2 PCB板预热一旦PCB完成烘烤程序，

PCB就要放置在返工支架上预热到125°C。

建议局部加热要返工的区域(最大温度斜率为

4°C/s)。

专业的真空夹与要返工的元器件接触。这些夹

子包含一个热风枪罩，它将元器件加热到再流

焊焊料互连所需要的温度。一旦焊料再流，真

空夹子将元器件从PCB

上提起。优化喷嘴尺寸

和热风枪气流以保持热风流对准被拆除元器

件，同时要保证被拆元器件受热均匀。

7.7.3 BTC组件缺陷维修如果元器件焊接后

发生不良，组装板就需要返工以拆除和更换元

器件。由于大部分焊点很难到达，所以维修不良

一般都需要元器件整体拆除，重新安装或替换

这个元器件。BTC元器件通常应用在小而薄、

高密度的PCB上。以上因素再加上元器件自身

的小尺寸

，会给返工不良带来挑战。由于产品

各自的复杂性，以下仅是返工BTC封装工艺得

以成功开发的一个指南和起点。

返工过程包括以下步骤：

1. 板子准备

2. 元器件拆除

3. PCB焊盘清洗

4. 焊膏施加

5. 元器件对齐和安装

6. 元器件连接

7. 返工检查

7.7.3.1 元器件拆除为便于从PCB上拆除元器

件，连接元器件的焊点要重新再流。理想地，

拆除元器件使用的再流曲线应该与元器件焊接

的再流焊曲线一样。图7-25显示一个典型的元器

件拆除设置。

焊料合金在液相线之上的时间只要完全再流就

可以减少。在再流过程中，建议在底部使用一个

加热源来给PCB局部加热。底部加热的方式有

几种，但是不限于这几种，包括热风和红外。

焊点再流是直接加热元器件顶部来达成；这种

方式可以用热风枪或IR辐射来完成。在焊点再

流期间，用作热风限制罩的真空吸杯贴附在元

器件顶部。一旦焊点再流已经发生，无论真空吸

杯

或一些机械升降技术比如镊子可以用来将元

器件从PCB板上提起。当用手提起元器件时，

采用有适当接地的静电安全工具。已知元器件

是小尺寸的，真空压力应该保持在0.5kg/cm

以

下。这样可以防止在焊点完全熔融之前吸起元

器件，避免焊盘起翘。

注：由于在反复受热期间可能损坏元器件内

部，所以拆除的元器件不应该再使用。

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7.7.3.2 ⽤激光返⼯BTC组件激光技术已经经

历了巨大的变化，从传统的YA G和CO

激光到半

导体技术的二极管激光。许多应用激光焊接的

技术比以上讨论的方法更经济。在接触式或对

流式再流在技术上不可行时，激光焊接已被证

明在元器件可选焊接中成本更低。

与热风/热气返工系统不同，激光焊接不需要特

别治具而增加变动成本。在四个阶段控制聚焦激

光焊接参数：预热温度、激光功率(8到30W)、

波长(800到900nm)，毫秒级时间(一般典型焊接

时间少

于1s)，可用/不用内置预热。除了等效

于传统的预加热器，激光还增加可程控的后加

热操作(仅几个毫秒)来达到满意的焊点质量。

由于激光焊接时间是以毫秒测量(而不是秒)，

金属间化合物的厚度少于1μm。

7.7.3.3 为再连接PCB焊盘的预处理一旦元器

件拆除，重新贴装位置应该有足够预处理以接

受替换的元器件。

PCB重装位置清洁有两个步骤：

1. 去

锡－去锡可用“吸锡带”和扁平形烙铁配

合完成，典型地如图7-26所示。扁平烙铁的

宽度应该与元器件焊盘最大宽度相匹配，而

且烙铁头的温度应该足够低以避免对PCB板

产生任何伤害。

非接触式加热真空系统在高端返工站也有

使用，因为采用真空系统清洁PCB焊盘的方

法，这样避免划伤板子或损坏焊盘。

2. 清洗－重

焊位置应该用无棉绒布和溶剂擦

洗。溶剂通常使用适用于特定焊膏型号的产

品，与最初组装时使用的一样。

7.7.3.4 焊膏施加返工BTC元器件时主要有两

种方式来贴装元器件到已有元器件的PCB上。

一种方式是选择性地将焊膏加到PCB上，而另

一种方式是选择性地将焊膏加到要换上的元器

件上。焊膏施加可以通过几种方法完成，包括

焊膏印刷、焊膏点涂或手工焊接。

当要求再流焊产生均匀焊料厚度时，对BTC元

器件焊盘的几何图形提出了挑战。需要考虑印

刷模板许多关键特性。模板对准精度和一致的焊

膏量转移对于均匀的再流焊接是至关重要的。

模板厚度以及蚀刻几何图形，决定了焊膏沉积

的精确体积。模板一般由黄铜或不锈钢做成，

不锈钢更耐用。

建议BTC元器件使用125μm[0.005in]的模板厚

度。

激光加工的模板开孔通常是梯形的，如图7-27所

示，尺寸A比尺寸B大。这个形状有助于确保

焊

膏均匀释放并使焊膏拖尾最小化。

IPC-7093-7-25-cn

图7-25 焊料受热⾄液态，BTC在焊料重新凝固前取出

PCB

真空杯热空气

气罩

引线框芯片级封装

对流加热器

IPC-7093-7-26-cn

图7-26 BTC焊接位置焊料清除

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IPC-7093-7-27-cn

图7-27 典型激光蚀刻模板开孔⼏何形状

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