0.8 mm 间距 BGA 的热风回流曲线
BGA 无法用烙铁焊接。所有焊点都在封装下方,因此整个过程是热学问题:目标是在几秒之内让所有锡球同时超过液相线,然后让封装靠自重落定。曲线走得太快,结果会是外圈已经回熔、中心还在糊状。
操作步骤
- 1
把 0.1 mm 热电偶固定在封装边缘下方,下预热台设到 120℃。
- 2
以每秒 1.5 到 2℃ 预热到 150℃,随后在 150 到 180℃ 之间保温 60 到 90 秒。
- 3
以每秒 1 到 2℃ 升到 235 到 245℃,并在 217℃ 以上保持 45 到 60 秒。
- 4
峰值 245℃ 不超过 20 秒,随后以每秒 2 到 3℃ 冷却到 150℃。
- 5
记录曲线,然后在正式板上用相同参数复跑,对比液相线以上时间。
车间笔记
三个阶段与各自的参数
从室温以每秒 1.5 到 2℃ 预热到 150℃,然后在 150 到 180℃ 保温 60 到 90 秒,让封装与板子温度拉平。再以每秒 1 到 2℃ 升到 235 到 245℃,在 217℃ 以上保持 45 到 60 秒,峰值 240 到 245℃ 不超过 20 秒。之后以每秒 2 到 3℃ 冷却到 150℃——冷却快于每秒 4℃ 会让薄封装翘曲,表现为外圈锡球开裂。
上下加热必须平衡
只有上加热的热风台会先回熔封装再回熔板子,于是封装浮在一片液态锡球上。把下预热设到 110 到 130℃,让上风嘴打开时板子已经在温度上。经验法则是板子与封装应当同时到达 150℃;如果上热电偶读到 200℃ 而下加热只有 90℃,无论上风嘴怎么调,外圈焊点注定失效。
用热电偶验证,而不是用秒表
把一根 0.1 mm 热电偶用高温胶带固定在封装边缘下方,先在废板上跑一遍完整曲线。记录峰值与液相线以上时间。没有这一步就是靠猜,而猜测的失效模式是:焊点外观良好、通断测试通过,50 个热循环后开路。多数 BGA 返修失败是曲线没设对,而不是没放正。
练习科目
在同一批废板上跑三遍相同曲线,热电偶分别放在封装边缘、封装中心、板子背面。把三条曲线画出来。如果峰值时刻边缘与中心相差超过 12℃,说明保温时间太短或下加热温度太低。
失效模式
| 现象 | 成因 | 处置 |
|---|---|---|
| 外圈锡球回熔、中心仍为糊状 | 升温过快且保温不足,或下加热过低使板子温度滞后于封装 | 把 150–180℃ 保温延长到 90 秒,下预热升到 120℃,再用热电偶重跑曲线 |
| 封装翘曲,角部锡球开裂 | 冷却快于每秒 4℃,通常是直接从预热台上把板子拿走 | 冷却阶段把板子留在预热台上,自然降到 150℃ 再取走 |
| 回流外观完美,老化后失效 | 曲线从未用热电偶验证,液相线以上时间处于临界值 | 每换一种板型都用封装边缘热电偶验证并记录曲线,再上正式产品 |
耗材
- 用于焊盘区的 ROL1 凝胶助焊剂
- 0.1 mm 热电偶线与高温胶带
- 异丙醇(回流后清洗)
- 用于曲线验证的废板
工具
- 带下预热的热风返修台
- 可记录曲线的外置热电偶表
- 10 倍放大镜或者 X 光检测条件
- 仅用于焊盘整理的 3.2 mm 刀口烙铁
安全
245℃ 热风嘴、120℃ 下加热、无铅合金同时出现:最主要的伤害是手部烫伤而非烟雾暴露。要用长柄镊子,绝不要把手指伸到封装下方去扶。
相邻技艺卡
- BGA 焊盘区的吸锡与整平 360 °C / 1.5 s
- BGA 回流前的角点固定 340 °C / 1.0 s
- 用小型钢网在 BGA 焊盘上印刷锡膏 300 °C / 1.0 s