一、
1、BGA拆焊机
英文全称为Tiny Ball Grid Array（小型球栅阵列封装），属于是BGA封装技术的一个分支。是Kingmax公司于1998年8月开发成功的，其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2～3倍，与TSOP封装产品相比，其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。 编辑本段BGA元件结构与特点PBGA载体为普通的印制板基材，芯片通过金属丝压焊方式连接到载体上表面，塑料模压成形载体表面连接有共晶焊料球阵列。
优点：封装成本相对较低;和QFP相比，不易受到机械损伤;适用大批量的电子组装;字体与PCB基材相同，热膨胀系数几乎相同，焊接时，对函电产生应力很小，对焊点可靠性影响也较少。
缺点：容易吸潮。
2、CBGA载体为多层陶瓷，芯片与陶瓷载体的连接可以有两种形式：金属丝压焊;倒装芯片技术
优点：电性能和热性能优良;既有良好的密封性;和QFP相比，不易受到机械损伤;适用于I/O数大于250的电子组装。
缺点：与PCB相比热膨胀系数不同，封装尺寸大时，导致热循环函电失效。
3、CCGA
CCGA是CBGA尺寸大于在32*32mm时的另一种形式，不同之处在于采用焊料柱代替焊料球。焊料柱采用共晶焊料连接或直接浇注式固定在陶瓷底部。
优缺点与CCGA大体相同，不同在于焊料柱能够承受CTE不同所产生的应力，能够应用在大尺寸封装。
4、TBGA载体采用双金属层带，芯片连接采用倒装技术实现。
优点：可以实现更轻更小封装;适合I/O数可以较多封装;有良好的电性能;适于批量电子组装;焊点可靠性高。
缺点：容易吸潮;封装费用高。
二、BGA的返修及植球工艺简介
（一）：普通SMD的返修 普通SMD返修系统的原理：采用热气流聚集到表面组装器件（SMD）的引脚和焊盘上，使焊点融化或使焊膏回流，以完成拆卸和焊接功能。 不同厂家返修系统的相异之处主要在于加热源不同，或热气流方式不同，有的喷嘴使热风在SMD的上方。从保护器件的角度考虑，应选择气流在PCB四周流动比较好，为防止PCB翘曲还要选择具有对PCB进行预热功能的返修系统。
（二）：BGA的返修 使用HT996进行BGA的返修步骤：
1：拆卸BGA 把用烙铁将PCB焊盘残留的焊锡清理干净、平整，可采用拆焊编织带和扁铲形烙铁头进行清理，操作时注意不要损坏焊盘和阻焊膜。用专用清洗剂将助焊剂残留物清洗干净。
2：去潮处理 由于PBGA对潮气敏感，因此在组装之前要检查器件是否受潮，对受精密维修系统受潮的器件进行去潮处理。
3：印刷焊膏 因为表面组装板上已经装有其他元器件，因此必须采用BGA专用小模板，模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定，印刷完毕后必须检查印刷质量，如不合格，必须将PCB清洗干净并凉干后重新印刷。对于球距为0.4mm以下的CSP，可以不印焊膏，因此不需要加工返修用的模板，直接在PCB的焊盘上涂刷膏状助焊剂。需要拆元件的PCB放到焊炉里，按下再流焊键，等机器按设定的程式走完，在温度最高时按下进出键，用真空吸笔取下要拆下的元件，PCB板冷却即可。
4：清洗焊盘 用烙铁将PCB焊盘残留的焊锡清理干净、平整，可采用拆焊编制带和扁铲形烙铁头进行清理，操作时注意不要损坏焊盘和阻焊膜。 5：去潮处理 由于PBGA对潮气敏感，因此在组装之前要检查器件是否受潮，对受潮的器件进行去潮处理。
6：印刷焊膏 因为表面组装板上已经装有其他元器件，因此必须采用BGA专用小模板，模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定，印刷完毕后必须检查印刷质量，如不合格，必须将PCB清洗干净并凉干后重新印刷。对于球距为0.4mm以下的CSP，可以不印焊膏，因此不需要加工返修用的模板，直接在PCB的焊盘上涂刷膏状助焊剂。
7：贴装BGA 如果是新BGA，必须检查是否受潮，如果已经受潮，应进行去潮处理后再贴装。 拆下的BGA器件一般情况可以重复使用，但必须进行植球处理后才能使用。贴装BGA器件的步骤如下：
A：将印好焊膏的表面组装板放在工作台上
B：选择适当的吸嘴，打开真空泵。将BGA器件吸起来，BGA器件底部与PCB焊盘完全重合后将吸嘴向下移动，把BGA器件贴装到PCB上，然后关闭真空泵。
8：再流焊接 设置焊接温度可根据器件的尺寸，PCB的厚度等具体情况设置，BGA的焊接温度与传统SMD相比，要高出15度左右。
9：检验 BGA的焊接质量检验需要X光或超声波检查设备，在没有检查设备的的情况下，可通过功能测试判断焊接质量，也可凭经验进行检查。
把焊好的BGA的表面组装板举起来，对光平视BGA四周，观察是否透光、BGA四周与PCB之间的距离是否一致、观察焊膏是否完全融化、焊球的形状是否端正、焊球塌陷程度等。如果不透光，说明有桥接或焊球之间有焊料球； 如果焊球形状不端正，有歪扭现象，说明温度不够，焊接不充分，焊料再流动时没有充分的发挥自定位效应的作用； 焊球塌陷程度：塌陷程度与焊接温度、焊膏量、焊盘大小有关。在焊盘设计合理的情况下，再流焊后BGA底部与PCB之间距离比焊前塌陷1/5-1/3属于正常。如果焊球塌陷太大，说明温度过高，容易发生桥接。如果BGA四周与PCB之间的距离是不一致说明四周温度不均匀。
（三）：BGA植球
1：去处BGA底部焊盘上的残留焊锡并清洗 用烙铁将PCB焊盘残留的焊锡清理干净、平整，可采用拆焊编织带和扁铲形烙铁头进行清理，操作时注意不要损坏焊盘和阻焊膜。 用专用清洗剂将助焊剂残留物清洗干净。 2：在BGA底部焊盘上印刷助焊剂 一般情况采用高沾度的助焊剂，起到粘接和助焊作用，应保证印刷后助焊剂图形清晰、不漫流。有时也可以采用焊膏代替，采用焊膏时焊膏的金属组分应与焊球的金属组分相匹配。印刷时采用BGA专用小模板，模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定，印刷完毕必须检查印刷质量，如不合格，必须清洗后重新印刷。
3：选择焊球 选择焊球时要考虑焊球的材料和球径的尺寸。目前PBGA焊球的焊膏材料一般都是63Sn/37Pb，与目前再流焊使用的材料是一致的，因此必须选择与BGA器件焊球材料一致的焊球。 焊球尺寸的选择也很重要，如果使用高粘度助焊剂，应选择与BGA器件焊球相同直径的焊球；如果使用焊膏，应选择比BGA器件焊球直径小一些的焊球。
4：植球
A) 采用植球器法 如果有植球器，选择一块与BGA焊盘匹配的模板，模板的开口尺寸应比焊球直径大0.05--0.1mm，将焊球均匀地撒在模板上，摇晃植球器，把多馀的焊球从模板上滚到植球器的焊球收集槽中，使模板表面恰好每个漏孔中保留一个焊球。把植球器放置在工作台上，把印好助焊剂或焊膏的BGA器件吸在吸嘴上，按照贴装BGA的方法进行对准，将吸嘴向下移动，把BGA器件贴装到植球器模板表面的焊球上，然后将BGA器件吸起来，借助助焊剂或焊膏的黏性将焊球粘在BGA器件相应的焊盘上。用镊子夹住BGA器件的外边框，关闭真空泵，将BGA器件的焊球面向上放置在工作台上，检查有无缺少焊球的地方，若有，用镊子补齐。
B) 采用模板法 把印好助焊剂或焊膏的BGA器件放置在工作台上，助焊剂或焊膏面向上。准备一块BGA焊盘匹配的模板，模板的开口尺寸应比焊球直径大0.05～0.1㎜，把模板四周用垫块架高，放置在印好助焊剂或焊膏的BGA器件上方，使模板与BGA之间的距离等于或略小于焊球的直径，在显微镜下对准。将焊球均匀的撒在模板上，把多馀的焊球用镊子拨（取）下来，使模板表面恰好每个漏孔中保留一个焊球。移开模板，检查并补齐。 C）手工贴装 把印好助焊剂或焊膏的BGA器件放置在工作台上，助焊剂或焊膏面向上。如同贴片一样用镊子或吸笔将焊球逐个放好。
D） 刷适量焊膏法 加工模板时，将模板厚度加厚，并略放大模板的开口尺寸，将焊膏直接印刷在BGA的焊盘上。由于表面张力的作用，再流焊后形成焊料球。
5：再流焊接 进行再流焊处理，焊球就固定在BGA器件上了。
6：焊接后 完成植球工艺后，应将BGA器件清洗干净，并尽快进行贴装和焊接，以防焊球氧化和器件受潮。 编辑本段BGA器件及其焊点的质量控制随着科学技术的不断发展，现代社会与电子技术息息相关，超小型移动电话、超小型步话机、 便携式计算机、存储器、硬盘驱动器、光盘驱动器、高清晰度电视机等都对产品的小型化、轻 型化提出了苛刻的要求。要达到达一目标，就必须在生产工艺、元器件方面着手进行深入研究。 SMT(Surface Mount Technology 表面安装)技术顺应了这一潮流，为实现电子产品的轻、薄、 短、小打下了基础。
SMT技术进入90年代以来，走向了成熟的阶段，但随着电子产品向便据式／小型化、网络化和多媒体化方向的迅速发展，对电子组装技术提出了更高的要求，新的高密度组装技术不断涌现，其中BGA(Ball Grid Array 球栅阵列封装)就是一项已经进入实用化阶段的高密度组装技术。本文试图就BGA器件的组装特点以及焊点的质量控制作一介绍。
三、
1、BGA 技术简介
BGA技术的研究始于60年代，最早被美国IBM公司采用，但一直到90年代初，BGA 才真正进入实用化的阶段。 在80年代，人们对电子电路小型化和I/O引线数提出了更高的要求。虽然SMT使电路组装具有轻、薄、短、小的特点，对于具有高引线数的精细间距器件的引线间距以及引线共平面度也提出了更为严格的要求，但是由于受到加工精度、可生产性、成本和组装工艺的制约，一般认为 QFP(Quad Flat Pack 方型扁平封装)器件间距的极限为0.3mm，这就大大限制了高密度组装的发 展。另外，由于精细间距QFP器件对组装工艺要求严格，使其应用受到了限制，为此美国一些公 司就把注意力放在开发和应用比QFP器件更优越的BGA器件上。 精细间距器件的局限性在于细引线易弯曲、质脆而易断，对于引线间的共平面度和贴装精度的要求很高。
BGA技术采用的是一种全新的设计思维方式，它采用将圆型或者柱状点隐藏在封装下面的结构，引线间距大、引线长度短。这样，BGA就消除了精细间距器件中由于引线问题而引起的共平面度和翘曲的问题。 JEDEC(电子器件工程联合会)(JC-11)的工业部门制定了BGA封装的物理标准，BGA与QFD相比的最大优点是I/O引线间距大，已注册的引线间距有1.0、1.27和1.5mm，而且目前正在推荐由1.27mm 和1.5mm间距的BGA取代0.4mm-0.5mm的精细间距器件。
BGA器件的结构可按焊点形状分为两类：球形焊点和校状焊点。球形焊点包括陶瓷球栅阵列 CBGA(Ceramic Ball Grid Array)、载带自动键合球栅阵列TBGA(Tape Automatec Ball Grid Array) 塑料球栅阵列PBGA(Plastic Ball Array)。 CBGA、TBGA和PBGA是按封装方式的不同而划分的。柱 形焊点称为CCGA(Ceramic Column Grid Array)。
BGA技术的出现是IC器件从四边引线封装到阵列焊点封装的一大进步，它实现了器件更小、引线更多，以及优良的电性能，另外还有一些超过常规组装技术的性能优势。这些性能优势包括高密度的I/O接口、良好的热耗散性能，以及能够使小型元器件具有较高的时钟频率。
由于BGA器件相对而言其间距较大，它在再流焊接过程中具有自动排列定位的能力，所以它比相类似的其它元器件，例如QFP，操作便捷，在组装时具有高可靠性。据国外一些印刷电路板制造技术资料反映，BGA器件在使用常规的SMT工艺规程和设备进行组装生产时，能够始终如一地实现缺陷率小于20(PPM)，而与之相对应的器件，例如QFP，在组装过程中所形成的产品缺陷率至少要超过其10倍。
综上所述， BGA器件的性能和组装优于常规的元器件，但是许多生产厂家仍然不愿意投资开发大批量生产BGA器件的能力。究其原因主要是BGA器件焊接点的测试相当困难，不容易保证其质量和可靠性。
2 BGA器件焊接点检测中存在的问题
目前，对以中等规模到大规模采用BGA器件进行电子组装的厂商，主要是采用电子测试的方式来筛选BGA器件的焊接缺陷。在BGA器件装配期间控制装配工艺过程质量和鉴别缺陷的其它办法，包括在焊剂漏印(Paste Screening)上取样测试和使用X射线进行装配后的最终检验，以及对电子测试的结果进行分析。
满足对BGA器件电子测试的评定要求是一项极具挑战性的技术，因为在BGA器件下面选定溯试点是困难的。在检查和鉴别BGA器件的缺陷方面，电子测试通常是无能为力的，这在很大程度上增加了用于排除缺陷和返修时的费用支出。
据一家国际一流的计算机制造商反映，从印刷电路板装配线上剔除的所有BGA器件中的50％以上，采用电子测试方式对其进行测试是失败的，它们实际上并不存在缺陷，因而也就不应该被剔除掉。电子测试不能够确定是否是BGA器件引起了测试的失效，但是它们却因此而被剔除掉。对其相关界面的仔细研究能够减少测试点和提高测试的准确性，但是这要求增加管芯级电路以提供所需的测试电路。
在检测BGA器件缺陷过程中，电子测试仅能确认在BGA连接时，判断导电电流是通还是断?如果辅助于非物理焊接点测试，将有助于组装工艺过程的改善和SPC(Statistical Process Control 统计工艺控制)。
BGA器件的组装是一种基本的物理连接工艺过程。为了能够确定和控制这样一种工艺过程的质量，要求了解和测试影响其长期工作可靠性的物理因素，例如：焊料量、导线与焊盘的定位情况，以及润湿性，否则试图单单基于电子测试所产生的结果进行修改，令人格忧。
3 BGA器件检测方式的探索
测试 BGA器件连接点的物理特性和确定如何才能始终如一地在装配工艺过程中形成可靠连接的能力，在开始进行工艺过程研究期间显得特别的重要。这些测试所提供的反馈信息影响到每个工艺过程的调整，或者要变动焊接点的参数。
物理测试能够表明焊剂漏印的变化情况，以及BGA器件连接点在整个再流工艺过程中的情况，也可以表明在一块板上所有BGA的情况，以及从一块板到另一块板的BGA情况。举例来说，在再流焊接期间，极度的环境湿度伴随着冷却时间的变化，将在BGA焊接点的空隙数量和尺寸大小上迅速反映出来。在BGA器件生产好以后，大量的测试对于组装过程控制而言仍然是关键，但是可以考虑降低检查的深入程度。
可以用于对整个BGA器件组装工艺过程进行精确测量和质量检测的检验设备非常少，自动化的激光检测设备能够在元器件贴装前测试焊剂的涂覆情况，但是它们的速度缓慢，不能用来检验BGA器件焊接点的再流焊接质量。 目前许多生产厂商用于分析电子测试结果的X射线设备，也存在能否测试BGA器件焊接点再流焊特性的问题。采用X射线装置，在焊盘层焊料的图象是“阴影”，这是由于在焊接点焊料处在它上方的缘故。在不可拆(non-collapsible) BGA器件中，由于前置焊球的缘故，也会出现“阴影 ”现象。例如：当BGA中接触点升浮在印刷电路板焊盘的上方，产生断路现象时，由于前面的前置焊球使得确定这一现象显得非常困难。
这是由于焊料或者前置焊球所引发的“阴影”效果限制了X射线设备的检测工作，使之仅能粗略地反映BGA的工艺过程缺陷，例如：桥接现象。同时也影响到检测边缘部份的工艺缺陷，像焊料不足，或者由于污染引起的断路现象。
仅有横截面X射线检测技术，例如:X射线分层法，能够克服上述条件的制约。横截面X射线检测技术具有能够查出隐藏的焊接点缺陷的能力，通过对焊盘层焊接点的聚焦，能够揭示出BGA焊接点的连接情况。在同样的情况下，采用X射线设各所获得的图像中，实际情况可能被隐藏掉了，从而不能够反映出真实的情况。
焊料的数量以及它在连接点的分布情况，通过在BGA连接点的二个或更多个不同的高度 (例如：在印制电路板焊盘接触面，在元器件接触面，或者在元器件和印刷电路板之间的一半高度)所产生的横截面图像或者“水平切片”予以直接测量，再结合同类BGA连接点的多次切片测量，能够有效地提供三维测试，可以在对BGA连接点不进行物理横截面*作的情况下进行检测。 根据BGA连接点的常规结构，在每个横截面X射线图像“切片”内，具体连接点的特征被进行分离并予于以测量，从而提供定量的统计工艺控制(SPC)测量，SPC测量能够用于追踪过程偏移，以及将其特征归入对应的缺陷范畴。
超过三个图像切片就能够获得不可拆BGA的焊接点情况，“印刷电路权焊料切片”中心定位于印刷电路板焊盘界面上，低共熔点焊料焊接轮廓内，“焊料球切片”中心定位引线焊球(lead solder ball)内，“元器件焊盘切片”中心定位于元器件界面的低共熔点焊料焊接轮廓线内。可拆卸BGA焊接点，通过两个或者更少的图像“切片”就可以反映其全部特征，图像“切片”中心可以定价于印刷电路板的焊盘界面处，也可以是在元器件界面处或者仅仅是在元器件和印刷电路板之间的一半位置处。
通过X射线分层法切片，在BGA焊接点处可以获取如下四个基本的物理超试参数：
①焊接点中心的位置 焊接点中心在不同图像切片中的相对位置，表明元器件在印刷电路扳焊盘上的定位情况。
②焊接点半径 焊接点半径测量表明在特定层面上焊接点中焊料的相应数量，在焊盘层的半径测量表明在 焊剂漏印(PasteScreening)工艺过程中以及因焊盘污染所产生的任何变化，在球层(ball level) 的半径测量表明跨越元器件或者印刷电路板的焊接点共面性问题。
③以焊接点为中心取若干个环线，测量每个环线上焊料的厚度 环厚度测量和它们的各种变化率，展示焊接点内的焊料分布情况，利用这些参数在辩别润湿 状况优劣和空隙存在情况时显得特别的有效。
④焊接点形状相对于圆环的误差(也称为圆度) 焊接点的圆度显示焊料围绕焊接点分布的匀称情况，作为同一个园相比较，它反映与中心对准和润湿的情况。 总的来说，上述测试所提供的信息数据，对于确定焊接点结构的完整姓，以及了解BGA装配工艺实施过程中每个步骤的性能情况是非常重要的。掌握了这些在BGA组装过程中所提供的信息和这些物理测试之间的相互关系，能够用于防止位移现象的产生，另外可改善相关的工艺过程，以消除缺陷现象的产生。采用x射线分层法能够反映 BGA组装工艺过程中任何一个阶段所发生的缺陷。
4 两种常见的缺陷
4.1 不可拆BGA焊接点的断路 不可拆BGA焊接点处所发生的断路现象，通常是由于焊盘污染所引起的，由于焊料不能润湿印刷电路板上的焊盘，它向上“爬”到焊料球一直到元器件界面上。如前面所叙，电子测试能够确定断路现象的存在，但是不能区别：这是由于焊盘污染所引起的呢?还是由于焊料漏印工艺过程控制不住所引起的？利用X射线设备进行测试，也不能揭示断路现象，这是因为受到前置焊科球“阴影”的影响。
利用横截面X射线检测技术，能够通过在焊盘层和元器件层中间获取的图像切片,辩别出这种由于污染所引起的断路现象。由于污染所引起的断路现象，会产生细小的焊盘半径和较大的元器件半径尺寸，所以可以利用元器件半径和焊盘半径的差异来区分断路现象是否是由于污染引起的。由于焊料不足所引起的断路现象其半径之间的差异是非常小的，只有利用横截面x射线检测设备才能够辩别出这一差异。
4.2 可拆卸BGA焊接中空隙
可拆卸BGA焊接中的空隙是由于流动的蒸汽被截留在低共熔点焊料焊接处所产生的。在可拆卸BGA焊接点处出现空隙是一种主要的缺陷现象。在再流焊接期间，由于空隙所产生的浮力影响集中作用在元器件的界面上，因此所涉及到的绝大数焊接点失效现象，也都发生在那里。
所出现的空隙现象可以通过在实施再流焊接工艺过程期间进行预加热，以及通过增加短暂的预热时间和较低的预热温度予以消除。当空隙超过一定的尺寸大小、数量或者密度时可靠性将明显降低，不过现在也有一种说法认为，不要对空隙予以限制，而是要加速其破裂扩散，使其早日失效并予以剔除。可拆卸BGA焊接中的空隙，可以通过在元器件层获取的横截面x射线图像切片中清晰地农现出来。有些空隙在这些图像内能够被确定和测量，或者通过左DGA焊接点半径处所产生的显著增加现象而被间接地表现出来。
5 结束语
本文简述了BGA器件的组装特点以及其焊接点处的检测。随着BGA器件在电子产品中愈来愈受到广泛的应用，能否制造出优质的BGA器件成为人们极关注的，也是BGA器件满足当今市场需求所必须做到的。在减小BGA尺寸，简化装配工艺过程的同时，对改善BGA性能的要求也在同步地增加。由于在印刷电路板装配线上BGA器件的数量显著增加，这就要求我们能够有效地评定BGA焊接点是否具有长期可靠性，而不仅仅满足于确定电路是通还是断。 通过横截面x射线图像的分析，能够对BGA焊接点的质量情况提供定量的SPC测量。它能够有效地降低缺陷串和改善整个装配工艺过程。特别需要指出的是，使用横截面X射线检测能够改善工艺过程和降低费用，以满足大批量的生产要求，最终以电子产品的高可靠性来增强其市场竞争能力，取得更好的经济效益。 编辑本段对BGA下过孔塞孔主要采用工艺①铲平前塞孔：适用于BGA塞孔处阻焊单面露出或部分露出，若两种塞孔孔径相差1.5mm时，则无论是否阻焊两面覆盖均采用此工艺；②阻焊塞孔：应用于BGA塞孔处阻焊两面覆盖的板；③整平前后的塞孔：用于厚铜箔板或其他特殊需要的板。所塞钻孔尺寸有：0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55mm共7种。 编辑本段BGA维修设备IR视频BGA返修台 IR型返修台
精