文档介绍：回收BGA的重新植球
By William J. Casey
本文介绍,回收象BGA这样越来越贵重的元件的一个试验结果。
BGA元件正迅速成为密间距和超密间距技术所选择的封装。在提供一个可靠的装配工艺的同时达到高密度的互连,使得在工业范围内越来越多地采用这种形式的元件。可是,这些元件的大量出现与其不断增加的成本正在推动装配与返工工艺期间对BGA回收的需求。
直到最近,那些含有可再工作缺陷的BGA元件只是从印刷电路装配上取下,然后扔掉。不幸的是这样做是有成本代价的,特别是现在的高端陶瓷BGA(CBGA)和大型、高输入/输出塑料BGA(PBGA)。
当要求返工时,通过回收BGA来挽救装配和降低成本是重要的。这样可以避免由于零件短缺而造成的停产与利润损失。要做到这一点,就必须理解在维持装配及其有关元件的原有条件可靠性与操作效率的翻修工艺中的机制。
最近我们对BGA的再植球(reballing)工艺进行了深入研究,试验了四种不同的再植球方法1。每一个方法都包括需要正面影响元件的取下与替换方法。这些方法是:
模板法:较厚的、孔尺寸较大的模板用来将预成型的锡球放置在元件上的焊盘位置。然后锡球被扫进预上助焊剂或已印刷锡膏的放置位置。
自动分配法:用机械设备一个一个地将锡球预成型放到上助焊剂或锡膏的BGA元件焊盘上。
高纯度铜辫法:高纯度铜辫预成型用来将锡球放到已印刷助焊剂的焊盘上。
干燥焊接法:一种专门的干燥焊接工艺和一种合成回流/对中工具一起使用。
试验
在试验矩阵中包含了下列参数:助焊剂粘度、助焊剂化学成分、助焊剂粘着性、锡球合金、和各种锡球附着工艺。利用一个满足分析试验需求的基板或元件,提供一致的参数和在整个分析过程中维持一个通用的试验平台,这在试验设计中是很重要的。
这个项目需要的元件是作为工厂菊花链元件采购的。试验也通过提供在零件的正常返工过程(包括回流/取下)期间所获得的实时数据来增强。基线的建立是使用直接来自工厂菊花链部分的元件,并且没有暴露到任何类型的制造环境。
选择了一个352 PBGA菊花链封装,"锡球(63Sn/37Pb)。所有BGA封装的锡球座都由铜焊盘构成,有100µm的镍隔板和在镍隔板上电镀3-8µm的金。所有元件从试验装配上取下,经过一次回流。"厚度的Fr-406热风焊锡均匀(HASL)表面涂层。"无焊锡覆盖界定的焊盘(NSMD, non-solder mask defined pads),串行链接以增加电气试验的容易。
 
这个通用平台允许试验集中在有影响的参数上,而不是在元件变量本身。使用HASL表面涂层的主要目的是提供从PCB基板到焊接柱的尽可能最高强度的连接,同时维持一致的试验参数。
""厚度的不锈钢片。这个方法形成一个可行的焊锡连接,而不产生诸如短路这样的异常的制造缺陷。这个方法也希望揭示,从锡球到元件基板的焊锡内连或金属间的附着比失效板的附着机制要强得多。
测量标准
选择剪切试验和环境应力试验来积累测量与试验数据。剪切试验提供在各种工艺与涉及的材料和足够精度之间的有用比较。剪切试验的最大好处是帮助确认各种湿润问题,比如粘附强