微型bga与csp的返工工艺.doc

文档介绍：微型BGA与CSP的返工工艺
By Thomas W. Dalrymple and Cynthia Milkovich
包装尺寸和锡球间距的减少,伴随PCB上元件密度的增加,带来了新的装配与返工的挑战。

随着电子装配变得越来越小,密间距的微型球栅列阵(microBGA)和片状规模包装(CSP)满足了更小、更快和更高性能的电子产品的要求。这些低成本的包装可在许多产品中找到,如:膝上型电脑、蜂窝电话和其它便携式设备。包装尺寸和锡球间距的减少,伴随PCB上元件密度的增加,带来了新的装配与返工的挑战。如果使用传统的返工工艺而不影响邻近的元件,紧密的元件间隔使得元件的移动和更换更加困难,CSP提供更密的引脚间距,可能引起位置纠正和准确元件贴装的问题,轻重量、低质量的元件恐怕会中心不准和歪斜,因为热风回流会使元件移位。本文描述的工艺是建立在一个自动热风系统上,用来返工一些microBGA和CSP元件。返工元件的可靠性和非返工元件的可靠性将作一比较。
工艺确认
本方案的目的是检验工业中流行的microBGA和CSP的标准SMT装配和返工工艺。最初的CSP装配已在工业中变得越来越流行,但是元件返工的作品却很少发表。由于小型元件尺寸、减少的球间距和其它元件的紧密接近,对板级返工的挑战要求返工工艺的发展和优化。本研究选择了几种元件(表一)。这些元件代表了各种输入/输出(I/O)数量、间距和包装形式。
内存芯片包装通常是低I/O包装,如包装1、2和4。通常这些包装用于双面或共享通路孔的应用。包装3,有144个I/O,典型地用于高性能产品应用。所以CSP都附着有锡/铅(Sn/Pb)共晶焊锡球,""。所有包装都缝合以允许可靠性测试。
为装配准备了两个测试板设计。一个设计是标准的FR-4 PCB,表面有用于线出口的"dogbone"焊盘设计。第二个设计使用了表层电路(SLC, Surface Laminar Circuit)技术*,和为线出口使用捕捉照相通路孔设计,而不是dogbone设计。板是1 mm厚度。图一所示为典型的144 I/O包装的焊盘形式。
试验程序
该返工工艺是在一台带有定制的偏置底板的热风返工工具**上完成的:
使用BGA喷嘴热风加热适于小型microBGA和CSP返工的低气流能力在定制偏置底板上对板底面加热计算机控制温度曲线校正的视觉系统自动真空吸取和元件贴装
接下来的特殊工业流程是典型的用于BGA返工的。用热风喷嘴加热元件到焊锡回流温度,然后拿走。板座上的焊锡使用焊锡真空工具移去,直到座子平坦。然后座上上助焊剂,新的元件对中和贴装,焊锡回流焊接于板上。
要求作出元件移去和重新贴装的温度曲线。曲线参数必须符合锡膏制造商推荐的回流温度和保温时间。返工的每个元件座单独地作曲线,由于板面吸热的不同,内层和相邻元件的不同。以这种方式,将过热或加热不足或焊盘起脱的危险减到最小。一旦得到温度曲线,对将来所有相同位置的返工使用相同的条件。由于一个修正的回流工艺,开发出元件取下和元件回流贴附的分开的工艺步骤。图二所示,是使用返工工具的减少流量能力(50 SCFH)的温度曲线例子。图三所示,是使用正常空气流量设定(90 SCFH)的对较大元件的温度曲线。
对取下元件,工具的偏置底板设定到150°C,以均匀地加热机