答

自从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处a理器芯片以来，在20多年时间内，CPU从Intel4004、80286、80386、80486发展到Pentium和PentiumⅡ，数位从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从几兆到今天的400MHz以上，接近GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上;半导体制造技术的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI达到 ULSI。封装的输入/输出（I/O）引脚从几十根，逐渐增加到几百根，下世纪初可能达2千根。这一切真是一个翻天覆地的变化。 

对于CPU，读者已经很熟悉了，286、386、486、Pentium、Pentium Ⅱ、Celeron、K6、K6-2 ……相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装，知道的人未必很多。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用.

芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。 

下面将对具体的封装形式作详细说明。 

一、DIP封装 

70年代流行的是双列直插封装，简称DIP(Dual In-line Package)。DIP封装结构具有以下特点: 

1.适合PCB的穿孔安装; 

2.比TO型封装易于对PCB布线; 

3.操作方便。 

DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式). 

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。以采用40根I/O引脚塑料包封双列直插式封装(PDIP)的CPU为例，其芯片面积/封装面积=3×3/15.24×50=1：86,离1相差很远。不难看出，这种封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。 

Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。 

二、芯片载体封装 

80年代出现了芯片载体封装，其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、小尺寸封装SOP(Small Outline Package)、塑料四边引出扁平封装PQFP(Plastic Quad Flat Package)

以0.5mm焊区中心距，208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例，外形尺寸28×28mm，芯片尺寸10×10mm，则芯片面积/封装面积=10×10/28×28=1：7.8，由此可见QFP比DIP的封装尺寸大大减小。QFP的特点是: 

1.适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线; 

2.封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用; 

3.操作方便; 

4.可靠性高。 

在这期间，Intel公司的CPU，如Intel 80386就采用塑料四边引出扁平封装PQFP。 

三、BGA封装 

90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI、VLSI、ULSI相继出现，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种——球栅阵列封装，简称BGA(Ball Grid Array Package)。 

BGA一出现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有: 

1.I/O引脚数虽然增多，但引脚间距远大于QFP，从而提高了组装成品率; 

2.虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，简称C4焊接，从而可以改善它的电热性能: 

3.厚度比QFP减少1/2以上，重量减轻3/4以上; 

4.寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高; 

5.组装可用共面焊接，可靠性高; 

6.BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大; 

Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管)，功耗很大的CPU芯片，如Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA，并在外壳上安装微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作。 

四、面向未来的新的封装技术 

BGA封装比QFP先进，更比PGA好，但它的芯片面积/封装面积的比值仍很低。 

Tessera公司在BGA基础上做了改进，研制出另一种称为μBGA的封装技术，按0.5mm焊区中心距，芯片面积/封装面积的比为1:4，比BGA前进了一大步。 

1994年9月日本三菱电气研究出一种芯片面积/封装面积=1:1.1的封装结构，其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说，单个IC芯片有多大，封装尺寸就有多大，从而诞生了一种新的封装形式，命名为芯片尺寸封装，简称CSP(Chip Size Package或Chip Scale Package)。CSP封装具有以下特点: 

1.满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要; 

2.解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题; 

3.封装面积缩小到BGA的?至1/10，延迟时间缩小到极短。

曾有人想，当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时，能否将高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片(用LSI或IC)和专用集成电路芯片(ASIC)在高密度多层互联基板上用表面安装技术(SMT)组装成为多种多样电子组件、子系统或系统。由这种想法产生出多芯片组件MCM(Multi Chip Model)。它将对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。MCM的特点有: 

1.封装延迟时间缩小，易于实现组件高速化; 

2.缩小整机/组件封装尺寸和重量，一般体积减小?，重量减轻1/3; 

3.可靠性大大提高。 

随着LSI设计技术和工艺的进步及深亚微米技术和微细化缩小芯片尺寸等技术的使用，人们产生了将多个LSI芯片组装在一个精密多层布线的外壳内形成MCM产品的想法。进一步又产生另一种想法:把多种芯片的电路集成在一个大圆片上，从而又导致了封装由单个小芯片级转向硅圆片级(wafer level)封装的变革，由此引出系统级芯片SOC(System On Chip)和电脑级芯片PCOC(PC On Chip)。 

随着CPU和其他ULSI电路的进步，集成电路的封装形式也将有相应的发展，而封装形式的进步又将反过来促成芯片技术向前发展。 

  

 

PCB设计基本概念 

1、“层(Layer) ”的概念  

与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同，Protel的“层”不是虚拟的，而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今，由于电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，例如，现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层（如软件中的Ground Dever和Power Dever），并常用大面积填充的办法来布线（如软件中的ExternaI P1a11e和Fill）。上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔（Via）”来沟通。有了以上解释，就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。 

     举个简单的例子，不少人布线完成，到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘，其实这是自己添加器件库时忽略了“层”的概念，没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层（Mulii一Layer)的缘故。要提醒的是，一旦选定了所用印板的层数，务必关闭那些未被使用的层，免得惹事生非走弯路。  

2、过孔(Via）  

  　为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相通，也可不连。一般而言，设计线路时对过孔的处理有以下原则：（1）尽量少用过孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙，如果是自动布线，可在“过孔数量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜单里选择“on”项来自动解决。（2）需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。  

3、丝印层（Overlay）  

为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝插针，美观大方”。 

4、SMD的特殊性  

Protel封装库内有大量SMD封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚（Missing Plns）”。另外，这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。

5、网格状填充区（External Plane ）和填充区(Fill)  

正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别，实质上，只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不注意对二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。  

6、焊盘( Pad）  

   焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正，在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自己编辑。例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”，在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下原则：

（1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大； 

（2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍； 

（3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大0．2- 0．4毫米。  

7、各类膜（Mask)  

这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）两类。 顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不难确定菜单中 

类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。  

 

8、飞线  

自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间，值！另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是，如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计. 

  

 

硬件焊接技术 

★重点 

    焊接是维修电子产品很重要的一个环节。电子产品的故障检测出来以后，紧接着的就是焊接。 

    焊接电子产品常用的几种加热方式：烙铁，热空气，锡浆，红外线，激光等，很多大型的焊接设备都是采用其中的一种或几种的组合加热方式。 

   常用的焊接工具有：电烙铁，热风焊台，锡炉，BGA焊机 

   焊接辅料：焊锡丝，松香，吸锡枪，焊膏，编织线等。 

   电烙铁主要用于焊接模拟电路的分立元件，如电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管等，也可用于焊接尺寸较小的QFP封装的集成块，当然我们也可以用它来焊接CPU断针，还可以给PCB板补线，如果显卡或内存的金手指坏了，也可以用电烙铁修补。电烙铁的加热芯实际上是绕了很多圈的电阻丝，电阻的长度或它所选用的材料不同，功率也就不同，普通的维修电子产品的烙铁一般选用20W-50W。有些高档烙铁作成了恒温烙铁，且温度可以调节，内部有自动温度控制电路，以保持温度恒定，这种烙铁的使用性能要更好些，但价格一般较贵，是普通烙铁的十几甚至几十倍。纯净锡的熔点是230度，但我们维修用的焊锡往往含有一定比例的铅，导致它的熔点低于230度，最低的一般是180度。

新买的烙铁首先要上锡，上锡指的是让烙铁头粘上焊锡，这样才能使烙铁正常使用，如果烙铁用得时间太久，表面可能会因温度太高而氧化，氧化了的烙铁是不粘锡的，这样的烙铁也要经过上锡处理才能正常使用。 

   焊接： 

   拆除或焊接电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管时，可以在元件的引脚上涂一些焊锡，这样可以更好地使热量传递过去，等元件的所有引脚都熔化时就可以取下来或焊上去了。焊时注意温度较高时，熔化后迅速抬起烙铁头，则焊点光滑，但如温度太高，则易损坏焊盘或元件。 

   补PCB布线 

    PCB板断线的情况时有发生，显示器、开关电源等的线较粗，断的线容易补上，至于主板、显卡、笔记本的线很细，线距也很小，要想补上就要麻烦一些。要想补这些断线，先要准备一个很窄的扁口刮刀，刮刀可以自已动手用小螺丝刀在磨刀石上磨，使得刮刀口的宽度与PCB板布线的宽度差不多。补线时要先用刮刀把PCB板断线表面的绝缘漆刮掉，注意不要用力太大以免把线刮断，另外还要注意不要把相临的PCB布线表面的绝缘漆刮掉，为的是避免焊锡粘到相临的线上，表面处理好以后就要在上面均匀地涂上一层焊膏，然后用烙铁在刮掉漆的线上加热涂锡，然后找报废的鼠标，抽出里面的细铜丝，把单根铜丝涂上焊膏，再用烙铁涂上焊锡，然后用烙铁小心地把细铜丝焊在断线的两端。

焊接完成后要用万用表检测焊接的可靠性，先要量线的两端确认线是否已经连上，然后还要检测一下补的线与相临的线是否有粘连短路的现象。 

   塑料软线的修补 

   光驱激光头排线、打印机的打印头的连线经常也有断裂的现象，焊接的方式与PCB板补线差不多，需要注意的是因普通塑料能耐受的温度很低，用烙铁焊接时温度要把握好，速度要尽量快些，尽量避免塑料被烫坏，另外，为防止受热变形，可用小的夹子把线夹住定位。 

 

CPU断针的焊接： 

   CPU断针的情况很常见，370结构的赛扬一代CPU和P4的CPU针的根部比较结实，断针一般都是从中间折断，比较容易焊接，只要在针和焊盘相对应的地方涂上焊膏，上了焊锡后用烙铁加热就可以焊上了，对于位置特殊，不便用烙铁的情况可以用热风焊台加热。 

   赛扬二代的CPU的针受外力太大时往往连根拔起，且拔起以后的下面的焊盘很小，直接焊接成功率很低且焊好以后，针也不易固定，很容易又会被碰掉下来，对于这种情况一般有如下几种处理方式：第一种方式：用鼠标里剥出来的细铜丝一端的其中一根与CPU的焊盘焊在一起，然后用502胶水把线粘到CPU上，另一端与主板CPU座上相对应的焊盘焊在一起，从电气连接关系上说，与接插在主板上没有什么两样，维一的缺点是取下CPU不方便。第二种方式：在CPU断针处的焊盘上置一个锡球（锡球可以用BGA焊接用的锡球，当然也可以自已动手作），然后自已动手作一个稍长一点的针（，插入断针对应的CPU座内，上面固定一小块固化后的导电胶（导电胶有一定的弹性），然后再把CPU插入CPU座内，压紧锁死，这样处理后的CPU可能就可以正常工作了。 

显卡、内存条等金手指的焊接： 

   显卡或内存如果多次反复从主板上拔下来或插上去，可能会导致金手指脱落，供电或接地的引脚也常会因电流太大导致金手指烧坏，为使它们能够正常使用，就要把金手指修补好，金手指的修补较简单，可以从别的报废的卡上用壁纸刀刮下同样的金手指，表面处理干净后，用502胶水小心地把它对齐粘在损坏的卡上，胶水凝固以后，再用壁纸刀把新粘上去的金手指的上端的氧化物刮掉，涂上焊膏，再用细铜丝将它与断线连起来即可。 

集成块的焊接： 

    在没有热风焊台的情况下，也可考虑用烙铁配合焊锡来拆除或焊接集成块，它的方法是用烙铁在芯片的各个引脚都堆满焊锡，然后用烙铁循环把焊锡加热，直到所有的引脚焊锡都同时熔化，就可以把芯片取下来了。把芯片从电路板上取下来，可以考虑用细铜丝从芯片的引脚下穿过，然后从上面用手提起。

热风焊台 

    热风焊台是通过热空气加热焊锡来实现焊接功能的，黑盒子里面是一个气泵，性能好的气泵噪声较小，气泵的作用是不间断地吹出空气，气流顺着橡皮管流向前面的手柄，手柄里面是焊台的加热芯，通电后会发热，里面的气流顺着风嘴出来时就会把热量带出来。 

    每个焊台都会配有多个风嘴，不同的风嘴配合不同的芯片来使用，事实上，现在大多数的技术人员只用其中的一个或两个风嘴就可以完成大多数的焊接工作了，也就是这种圆孔的用得最多。根据我们的使用情况，热风焊台一般选用850型号的，它的最大功耗一般是450W，前面有两个旋钮，其中的一个是负责调节风速的，另一个是调节温度的。使用之前必须除去机身底部的泵螺丝，否则会引起严重问题。使用后，要记得冷却机身，关电后，发热管会自动短暂喷出凉气，在这个冷却的时段，请不要拔去电源插头。否则会影响发热芯的使用寿命。注意，工作时850的风嘴及它喷出的热空气温度很高，能够把人烫伤，切勿触摸，替换风嘴时要等它的温度降下来后才可操作。 

 

下面讲述QFP芯片的更换 

    首先把电源打开，调节气流和温控旋钮，使温度保持在250-350度之间，将起拔器置于集成电路块之下，让喷嘴对准所要熔化的芯片的引脚加热，待所有的引脚都熔化时，就可以抬起拔器，把芯片取下来。取下芯片后，可以涂适量焊膏在电路板的焊盘上，用风嘴加热使焊盘尽量平齐，然后再在焊盘上涂适量焊膏，将要更换的芯片对齐固定在电路板上，再用风嘴向引脚均匀地吹出热气，等所有的引脚都熔化后，焊接就完成了。最后，要注意检查一下焊接元件是否不短路虚焊的情况。

BGA芯片焊接： 

    要用到BAG芯片贴装机，不同的机器的使用方法有所不同，附带的说明书有详细的描述。 

插槽（座）的更换： 

    插槽（座）的尺寸较大，在生产线上一般用波峰焊来焊接，波峰焊机可以使焊锡熔化成为锡浆并使锡浆形成波浪，波浪的顶峰与PCB板的下表面接触，使得插槽（座）与焊盘焊在一起，对于小批量的生产或维修，往往用锡炉来更换插槽（座），锡炉的原理与波峰焊差不多，都是用锡浆来拆除或焊接插槽，只要让焊接面与插槽（座）吻合即可。 

贴片式元器件的拆卸、焊接技巧  

    贴片式元器件的拆卸、焊接宜选用200～280℃调温式尖头烙铁。贴片式电阻器、电容器的基片大多采用陶瓷材料制作，这种材料受碰撞易破裂，因此在拆卸、焊接时应掌握控温、预热、轻触等技巧。控温是指焊接温度应控制在200～250℃左右。预热指将待焊接的元件先放在100℃左右的环境里预热1～2分钟，防止元件突然受热膨胀损坏。轻触是指操作时烙铁头应先对印制板的焊点或导带加热，尽量不要碰到元件。另外还要控制每次焊接时间在3秒钟左右，焊接完毕后让电路板在常温下自然冷却。以上方法和技巧同样适用于贴片式晶体二、三极管的焊接。 

    贴片式集成电路的引脚数量多、间距窄、硬度小，如果焊接温度不当，极易造成引脚焊锡短路、虚焊或印制线路铜箔脱离印制板等故障。拆卸贴片式集成电路时，可将调温烙铁温度调至260℃左右，用烙铁头配合吸锡器将集成电路引脚焊锡全部吸除后，用尖嘴镊子轻轻插入集成电路底部，一边用烙铁加热，一边用镊子逐个轻轻提起集成电路引脚，使集成电路引脚逐渐与印制板脱离。用镊子提起集成电路时一定要随烙铁加热的部位同步进行，防止操之过急将线路板损坏。 

    换入新集成电路前要将原集成电路留下的焊锡全部清除，保证焊盘的平整清洁。然后将待焊集成电路引脚用细砂纸打磨清洁，均匀搪锡，再将待焊集成电路脚位对准印制板相应焊点，焊接时用手轻压在集成电路表面，防止集成电路移动，另一只手操作电烙铁蘸适量焊锡将集成电路四角的引脚与线路板焊接固定后，再次检查确认集成电路型号与方向，正确后正式焊接，将烙铁温度调节在250℃左右，一只手持烙铁给集成电路引脚加热，另一只手将焊锡丝送往加热引脚焊接，直至全部引脚加热焊接完毕，最后仔细检查和排除引脚短路和虚焊，待焊点自然冷却后，用毛刷蘸无水酒精再次清洁线路板和焊点，防止遗留焊渣。

检修模块电路板故障前，宜先用毛刷蘸无水酒精清理印制板，清除板上灰尘、焊渣等杂物，并观察原电路板是否存在虚焊或焊渣短路等现象，以及早发现故障点，节省检修时间。 

  

 

BGA焊球重置工艺 

★了解 

1、 引言 

BGA作为一种大容量封装的SMD促进了SMT的发展，生产商和制造商都认识到：在大容量引脚封装上BGA有着极强的生命力和竞争力，然而BGA单个器件价格不菲，对于预研产品往往存在多次试验的现象，往往需要把BGA从基板上取下并希望重新利用该器件。由于BGA取下后它的焊球就被破坏了，不能直接再焊在基板上，必须重新置球，如何对焊球进行再生的技术难题就摆在我们工艺技术人员的面前。在Indium公司可以购买到BGA专用焊球，但是对BGA每个焊球逐个进行修复的工艺显然不可取，本文介绍一种SolderQuick 的预成型坏对BGA进行焊球再生的工艺技术。 

2、 设备、工具及材料 

    预成型坏 夹具 助焊剂 去离子水 清洗盘 清洗刷 6英寸平镊子 耐酸刷子 回流焊炉和热风系统 显微镜 指套(部分工具视具体情况可选用) 

3、 工艺流程及注意事项 

3.1准备 

   确认BGA的夹具是清洁的。把再流焊炉加热至温度曲线所需温度。 

3．2工艺步骤及注意事项 

3.2.1把预成型坏放入夹具 

   把预成型坏放入夹具中，标有SolderQuik 的面朝下面对夹具。保证预成型坏与夹具是松配合。如果预成型坏需要弯曲才能装入夹具，则不能进入后道工序的操作。预成型坏不能放入夹具主要是由于夹具上有脏东西或对柔性夹具调整不当造成的。 

3.2.2在返修BGA上涂适量助焊剂 

  用装有助焊剂的注射针筒在需返修的BGA焊接面涂少许助焊剂。注意：确认在涂助焊剂以前BGA焊接面是清洁的。 

3.2.3把助焊剂涂均匀,用耐酸刷子把助焊剂均匀地刷在BGA封装的整个焊接面，保证每个焊盘都盖有一层薄薄的助焊剂。确保每个焊盘都有焊剂。薄的助焊剂的焊接效果比厚的好。 

3.2.4把需返修的BGA放入夹具中,把需返修的BGA放入夹具中，涂有助焊剂的一面对着预成型坏。 

3.2.5 放平BAG,轻轻地压一下BGA，使预成型坏和BGA进入夹具中定位，确认BGA平放在预成型坏上。 

3.2.6回流焊 

    把夹具放入热风对流炉或热风再流站中并开始回流加热过程。所有使用的再流站曲线必须设为已开发出来的BGA焊球再生工艺专用的曲线。 

3.2.7冷却 

   用镊子把夹具从炉子或再流站中取出并放在导热盘上，冷却2分钟。 

3.2.8取出 

   当BGA冷却以后，把它从夹具中取出把它的焊球面朝上放在清洗盘中。 

3.2.9浸泡 

  用去离子水浸泡BGA，过30秒钟，直到纸载体浸透后再进行下一步操作。 

3.2.10剥掉焊球载体 

   用专用的镊子把焊球从BGA上去掉。剥离的方法最好是从一个角开始剥离。剥离下来的纸应是完整的。如果在剥离过程中纸撕烂了则立即停下，再加一些去离子水，等15至30秒钟再继续。 

3.2.11去除BGA上的纸屑,在剥掉载体后，偶尔会留下少量的纸屑，用镊子把纸屑夹走。当用镊子夹纸屑时，镊子在焊球之间要轻轻地移动。小心：镊子的头部很尖锐，如果你不小心就会把易碎的阻焊膜刮坏。 

3.2.12清洗 

  把纸载体去掉后立即把BGA放在去离子水中清洗。用大量的去离子水冲洗并刷子用功刷BGA。 

  小心：用刷子刷洗时要支撑住BGA以避免机械应力。 

  注意：为获得最好 的清洗效果，沿一个方向刷洗，然后转90度，再沿一个方向刷洗，再转90度，沿相同方向刷洗，直到转360度。 

3.2.13漂洗 

  在去离子水中漂洗BGA，这会去掉残留的少量的助焊剂和在前面清洗步聚中残留的纸屑。然后风干，不能用干的纸巾把它擦干。 

3.2.14检查封装 

 用显微镜检查封装是否有污染，焊球未置上以及助焊剂残留。如需要进行清洗则重复3.2.11-3.2.13。 

注意：由于此工艺使用的助焊剂不是免清洗助焊剂，所以仔细清洗防止腐蚀和防止长期可靠性失效是必需的。 

确定封装是否清洗干净的最好的方法是用电离图或效设备对离子污染进行测试。所有的工艺的测试结果要符合污染低于0.75mg NaaCI/cm2的标准。另，3.2.9-3.2.13的清洗步聚可以用水槽清洗或喷淋清洗工艺代替。

4、 结论 

由于BGA上器件十分昂贵，所以BGA的返修变得十分必要，其中关键的焊球再生是一个技术难点。本工艺实用、可靠，仅需购买预成型坏和夹具即可进行BGA的焊再生，该工艺解决了BGA返修中的关键技术难题  

 

焊锡膏使用常见问题分析 

★重点 

    焊膏的回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法，这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起，这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候，它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战，事实上，回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料，尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题，为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法，我们分别对每个问题简要介绍。

底面元件的固定 

   双面回流焊接已采用多年，在此，先对第一面进行印刷布线，安装元件和软熔，然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理，为了更加节省起见，某些工艺省去了对第一面的软熔，而是同时软熔顶面和底面，典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件，如芯片电容器和芯片电阻器，由于印刷电路板（PCB）的设计越来越复杂，装在底面上的元件也越来越大，结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然，元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足，而垂直固定力不足可归因于元件重量增加，元件的可焊性差，焊剂的润湿性或焊料量不足等。其中，第一个因素是最根本的原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在，就必须使用SMT粘结剂。显然，使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。 

未焊满 

   未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满，这些因素包括：1，升温速度太快；2，焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢；3，金属负荷或固体含量太低；4，粉料粒度分布太广；5；焊剂表面张力太小。但是，坍落并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。 

    除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未满焊的常见原因：1，相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷太多；2，加热温度过高；3，焊膏受热速度比电路板更快；4，焊剂润湿速度太快；5，焊剂蒸气压太低；6；焊剂的溶剂成分太高；7，焊剂树脂软化点太低。 

 

断续润湿 

  焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上（1.4.5.），这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上，并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有断续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩，不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份，在焊接温度下，水蒸气具极强的氧化作用，能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金属氧化物表面）。常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象，尤其是在基体金属之中，反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。与此同时，较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两方面都会增加释放出的气体量，消除断续润湿现象的方法是：1，降低焊接温度；2，缩短软熔的停留时间；3，采用流动的惰性气氛；4，降低污染程度。

低残留物 

   对不用清理的软熔工艺而言，为了获得装饰上或功能上的效果，常常要求低残留物，对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接点附近的通孔之间实行电接触”，较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖，这会妨碍电连接的建立，在电路密度日益增加的情况下，这个问题越发受到人们的关注。 

    显然，不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。然而，与此相关的软熔必要条件却使这个问题变得更加复杂化了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能，提出一个半经验的模型，这个模型预示，随着氧含量的降低，焊接性能会迅速地改进，然后逐渐趋于平稳，实验结果表明，随着氧浓度的降低，焊接强度和焊膏的润湿能力会有所增加，此外，焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。实验数据所提出的模型是可比较的，并强有力地证明了模型是有效的，能够用以预测焊膏与材料的焊接性能，因此，可以断言，为了在焊接工艺中成功地采用不用清理的低残留物焊料，应当使用惰性的软熔气氛。

间隙 

   间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说，这可归因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引线共面性差；3，润湿不够；4，焊料损耗枣这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落，引线的芯吸作用（2.3.4）或焊点附近的通孔引起的,引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳（μm）间距的四芯线扁平集成电路(QFP枣Quad flat packs)的一个特别令人关注的问题,为了解决这个问题,提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法(9),此法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区,并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙,引线的芯吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决,此外,使用润湿速度较慢的焊剂,较高的活化温度或能延缓熔化的焊膏(如混有锡粉和铅粉的焊膏)也能最大限度地减少芯吸作用.在用锡铅覆盖层光整电路板之前,用焊料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。 

 

焊料成球 

   焊料成球是最常见的也是最棘手的问题，这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒；大多数的情况下,这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的，焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生，随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展，人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。 

    引起焊料成球（1,2,4,10）的原因包括：1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍;2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中;3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中;4,不适当的加热方法;5,加热速度太快;6,预热断面太长;7,焊料掩膜和焊膏间的相互作用;8,焊剂活性不够;9,焊粉氧化物或污染过多;10,尘粒太多;11,在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;12,由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落；13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用；14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球；15、焊膏中金属含量偏低。 

 

焊料结珠 

  焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象.，简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球,其上粘带有(或没有)细小的焊料球(11).它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起,在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒,在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来,并聚结起。 

   焊接结珠的原因包括：1,印刷电路的厚度太高;2,焊点和元件重叠太多;3,在元件下涂了过多的锡膏;4,安置元件的压力太大;5,预热时温度上升速度太快;6,预热温度太高;7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来;8,焊剂的活性太高;9,所用的粉料太细;10,金属负荷太低;11,焊膏坍落太多;12,焊粉氧化物太多;13,溶剂蒸气压不足。消除焊料结珠的最简易的方法也许是改变模版孔隙形状,以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。