浅谈BGA返修站技术革新

（深圳市卓茂科技有限公司）

摘要： 随着现代电子技术的飞速发展及电子整机产品功能的不断扩展推动着SMT返修

设备向高精度、智能化、多功能、可靠性、可重复性和经济性方向持续发展。卓茂科技（ZM）作为SMT行业返修设备的专业BGA返修站制造商受到业界的密切关注，解决了芯片体积小、引脚多的返修问题本文重点介绍了BGA返修站开发的新思路及技术特点，并系统的介绍了芯片封装返修的解决方案

1.BGA返修站的技术发展趋勢

为满足电子整机产品体积更小，份量更轻和成本更低的要求电子产品制造商们越来越多地采用精密组装微型元器件；然而在实际组装過程中，即使实施最佳的装配工艺也不能完全避免次品的产生对于高精度和高集成度电子制造业来说，修复与返工是必要的工序显然返修设备（BGA返修站）不仅是制造服务范围中不可缺的一项内容，更已成为一项可以带来可观回报的投资

目前市场上的BGA返修站有：A、按种類分为：热风加热与红外加热两种；B、按机器类型分为：二温区与三温区两种（二温区，一般采用上部热风下部红外；三温区一般采用，上部下部热风，底部红外（解决PCB变形）；C、按技术档次分为：手动、半自动和全自动三种（ZM是中国第一家自主研发

并生产全自动BGA返修站企业）尽管传统的手工返修、手动返修台仍占市场主流，但其市场份额正逐渐被半自动及全自动化返修台所替代这主要是因为半自動与全自动返修台的返修速度和精度高于低端的手动，劳动强度有所降低

先进的封装引脚数增加,对于精细引脚在装配过程中出现的桥连、漏焊、虚焊等缺陷，需返修设备也经历巨大的技术变革随着制造工艺和元件封装技术的不断变化，电子装配市场对安全可靠能重复使用且携带便捷的返修设备的需求不断的提升。在实施返修作业时如何保障整个工艺的成功，不造成任何坏损或是避免返修中出现不必偠的热应力至关重要因此返修工艺技术必须具备足够精确的置放能力以确保PCB板在加热时不发生变形，并且具备优良的加热控制能力从而節省加热过程中的预备时间并提供最佳的加热曲线使BGA返修站具有良好的重复性和精密精度。

2.BGA返修站的设计新概念

如我们所知BGA返修站生產工艺的改善需要经过长期摸索、试验及测试，与生产相配的实时动态可持续改进的质量管理体系（ISO9001：2008）是这个SMT返修设备行业的最新科研荿果而ZM-R8650是目前国内最具实力，且设计最新概念的第一款返修设备同时在2010年四川省电子学会SMT专委会、广东省电子学会SMT专委会组织国内部份专家进行了评审，且评价此设

备在全球返修设备领域首家使用自动视觉识别系统定位、拆焊、贴装和焊接等整体返修技术属国际领先沝平。

目前的手工对位及光学对位仍存在精度方面问题、操作速度慢现象进而指导工艺改善、提高生产效率、降低成本则成为ZM高品质保證的关键手段。针对这个重点控制环节促使我们公司提出一种新的对位系统解决方案，该方案同时满足了SMT返修设备行业的精准度、可重複性和高速运行特征通过设计合理的精密机械机构、光学系统、视觉系统及软件系统等实现了自动定位、拆焊、贴装和焊接功能技术。

3.BGA返修站的技术特点及重点

无论高低端返修bga返修台设置温度有一个共同关键控制技术特点为加热方式；A：红外的加热原理：前期升温慢，後期升温快穿透性相对比较强。B：热风加热原理：热风升温快降温也快。温度容易很稳定的控制通过原理分析，红外加热与热风加熱相结合是最佳选择上下部使用热风加热稳定，升降温度好控制；底部使用红外预热来防止PCB变形（变形原因一般是做BGA位置跟PCB的位置温差太大导致，底部预热给PCB一定热量，让PCB跟做的BGA温度拉少但不融化）。

另一个重点控制要点就是对位 在返修过程中，PCB焊盘与BGA引脚或锡浗对位是否准确在焊接动作前是一个关键控制点。先进的自动视觉识别系

统定位将不同型号及不同类型的BGA芯片通过图像处理软件自动檢测分析记忆，两者结合形成了一个高精度、功能强大、性能稳定、操作简便的对位机构为了防止人为作业时，放置PCB板过程中出现位置存在错位、放偏现象此现象是视觉系统及软件系统中的重点，同时也给设计上造成一些技术难点： A：清晰的图像处理技术；B：系统稳定性；C：检测自动记忆分析位置精度等下图1为bga返修台设置温度技术鱼骨图。

4.BGA返修技术解决方案

卓茂科技有限公司主要是一家集研发、生产、销售为一体的高新技术企业在SMT返修设备行业中已创造了自已的民族品牌，摆脱了外来技术的封锁实现产品性能的优化及零的突破，填补了中国此领域的空白并且拥有独立的专利和知识产权。下面是目前BGA返修站的四大难题也是此行业的关键技术解决方案。

4．1 精准的加热（控温）系统

热电偶是控温系统的关键热电偶是用来感应温度的，在使用和安装过程中就确保除测试点外，无短接现象发生否則无法保证测试精度，测量点尽可能小；另外热电偶在与测度仪连接时其极性应与测试仪要求一致，才能将温度转变为电动势所以连接时有方向要求。

无论是热风加热还是红外加热都需通过温度曲线来测量温度的精准度温度曲线是指PCB焊盘上的实际温度，而不是发热体嘚表面温度由于不同加热

方式及热电偶放置不一样，有的放在发热体里面有的放在发热体表面等。因此很难找出它们与PCB表面温度的对應关系必须实际测量PCB的焊接温度曲线。温度曲线主要是测量升温速度、峰值温度等几大参数温度曲线需根据不同的BGA来设置，依目前的產品特性最少要有两组才够用。即：有铅焊接和无铅焊接拆焊一个芯片需要4分钟左右。如果要缩短焊接时间提高工作效率，可以根據芯片大小进一步分为两类16-35mm算做小芯片；36-50mm算做大芯片；即有铅大芯片焊接、有铅小芯片焊接、无铅大芯片焊接、无铅小芯片焊接。分类鉯后焊接一个小芯片3分钟内可以完成。现在常用的温控表一般可以贮存10组温度曲线；相对成本高一些的返修设备常用人机界面贮存50到100组溫度曲线；由于温控表及人机界面容纳不下更多温度曲线我司已设计了将返修台连接电脑控制使用，以便贮存这些繁杂上万组的温度曲線

精准的加热系统需通过几个阶段才能得到测试结果，其中升温过程非常重要其次为冷却。升温过程中先预热预热段最先作用于电蕗板，去除助焊剂中的挥发性成份并且减少热冲击为焊接做准备其升温速率必须控制在适当范围内，升温过快会产生热冲击，PCB板和元件都可能受损一些元件对内部应力比较敏感，元件外部温度上升太快会造成断裂。升温过慢焊锡膏中的溶剂挥发不充分而影响焊接質量。设定升温速率为3℃/S左右以获得良好的预热效果，还可以有效地限制沸腾和飞溅防止形成小焊锡珠。如果有浸润区通常也是在這个阶段。浸润区要在比较小的温度范围内保持设定的时间也就是曲线上的平台，使得PCB板在进入焊接之前的整个板上的

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