手机手机 BGABGA 元件的维修技术与操作技能元件的维修技术与操作技能本文由 dee111ken 贡献手机 BGA 元件的维修技术与操作技能（上） 球栅列阵封装技术（Ball Gird Arroy） ，简称 BGA 封装早在 80 年代已用于尖端军备、导弹和航天科技中。 随着半导体工艺技术的发展，近年来在手机亦广泛地使用到 BGA 封装 IC 元件，它对于手机的微型化和多功能化起到决定性作 用。但是，手机制造商却同时利用 BGA 元件的难维修性，人为加进某些限制来制约手机维修业界，使我们在维修 BGA过程中碰到 一定的困难，甚至无从下手。笔者从事电子通讯维修十年，并对 SMD 元件的焊接、解焊设备略有琢磨，籍此向同行介绍BGA 元件 的维修技术与操作技能，望能以“抛砖引玉“，将技术提高到更高层次。 一 BGA 维修中要重视的问题 因为 BGA封装所固有的特性，因此应谨记以下几点问题： 防止焊拆过程中的超温损坏。 防止静电积聚损坏。 热风焊接的风流及压力。 防止拉坏 PCB 上的 BGA 焊盘。 BGA 在 PCB 上的定位与方向。 植锡钢片的性能。BGA 在 PCB 板上的装联焊接本是电子工厂自动化设备进行的，业余情况下碰到上述的问题虽有难度，但凭着细心、严谨、科 学的态度，借助先进的返修设备工具，操作容易、成功率是较大的。 二 BGA 维修中要用到的基本设备和工具BGA 维修的成败，很大程度上决定于植锡工具及“热风枪“。笔者及很多同行碰到最多的难题还是植锡困难和“850“操作温度 和风压“无谱“，就算采用“白光“850 热风枪也都会因电压变动的原因，温度和气流也很难掌握，不知不觉中损坏 BGA 和主板，因 此成功率不高。笔者从维修设备市场几经筛选，从精度、可靠性、科学性角度最终还是选用了以下的设备和工具（如下图）： SUNKKO 852B 智能型热风拆焊器。 SUNKKO BGA 专用焊接喷头。 SUNKKO 202 BGA 防静电植锡维修台。 SUNKKO 3050A 防静电清洗器。而真空吸笔、放大镜（显微镜更好）则作为辅助使用。 此主题相关图片如下：三 BGA 的维修操作技能 BGA 的解焊前准备。 置） ；（如下图） 此主题相关图片如下：将 SUNKKO 852B 的参数状态设置为：温度 280310；解焊时间：15 秒；风流参数：（19 档通过用户码均可预后将拆焊器设到自动模式状态，利用 SUNKKO 202 BGA 防静电植锡维修台，用万用顶尖将手机 PCB 板装好并固定在维修台上。 解焊。 解焊前切记芯片的方向和定位，如 PCB 上没有印定位框，则用记号笔沿四周划上，在 BGA 底部注入小量助焊剂，选择合适被 解焊 BGA 尺寸的 BGA 专用焊接喷头装到 852B 上，手柄垂直对准 BGA，但注意喷头须离开元件约 4mm，按动 852B 手柄上的启动键，拆 焊器将以预置好的参数作自动解焊。文军维修此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：焊结束后在 2 秒后用吸笔将 BGA 元件取下，这样可使原锡球均匀分在 PCB 和 BGA 的焊盘上，好处是便于续后的 BGA 焊接。如出现 PCB 焊盘上有余锡搭连，则用防静电焊台处理均匀，严重的搭连，可以PCB 上再涂一次助焊剂，再次启动 852B 对 PCB 加温，最终使锡 包整齐光滑。通过防静电焊台采用吸锡带将 BGA 上的锡完全吸除。注意防静电和不要过温，否则会破坏焊盘甚至主板。 BGA和 PCB 的清洁处理。 使用高纯的洗板水将 PCB 焊盘清洁擦净，采用超声清洗器（要带防静电装置）装入洗板水，将拆下的 BGA 进行清洗干净。 此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：文军 维修BGA 芯片植锡。 BGA 芯片的植锡须采用激光打孔的具有单面喇叭型网孔之钢片，钢片厚度要求有 2mm 厚，并要求孔壁光滑整齐，喇叭孔的下 面（接触 BGA 的一面孔）应比上面（刮锡进去小孔）大 10m15m。 （上述两点通过十倍的放大镜就可以观察出） 。 此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：这样才能使漏印而锡浆容易落到 BGA 上，要注意现市场上较多的劣质钢片都不是激光加工的，而是化学腐蚀法，它除了孔壁粗糙 不规则，网孔没有喇叭形或出现双面喇叭孔，这类钢片在植锡时碰到的困难就很大了。采用上述的 BGA 维修台中之植锡功能模 板和钢片，先在定位模板找到相应的凹位，将 BGA 元件用双面 胶粘到凹槽内，将带有精密定位方、圆孔的钢片放到定位模板上，再用其附件磁力压块将钢片压贴模板上。由于该套工具独特 的三重精密定位装置（BGA模板钢片） ，保证就算闭上眼亦能将钢片网孔很方便、很准确地对准 BGA 元件小焊盘（但切记钢 片刻有字的为向上） 。此主题相关图片如下：用小刮刀将小量的、较浓稠的锡浆刮到钢片的网孔里，当所有网孔已充满后，从钢片的一端将钢片慢慢地掀起，BGA 芯片上即漏 印出小锡堆，再次用拆焊器如前述对其加温，使 BGA 上锡堆变成列阵均匀的锡球。如个别焊盘未有锡球，可再压上钢片进行局部 补锡。笔者不赞同连钢片一起加温的办法，因为这样除影响植锡球外，还会将精密的钢片热变形而损坏。 此主题相关图片如下：BGA 芯片的焊接。 在 BGA 锡球和 PCB 焊盘上沾上小量较浓的助焊剂（要求高纯，可采用活性松香加入到分析纯酒精中溶解出） ，找回原来的记 号放置 BGA。助焊的同时可对 BGA 进行粘接定位，防止被热风吹走，但要注意不能放太多焊剂，否则加温时亦会由于松香产生过 多的气泡使芯片移位。PCB 板同样亦是安放于防静电维修台中用万用顶尖固定并须水平安放。将智能拆焊器参数预设为温度 26 0280，焊接时间：20 秒，气流参数不变。BGA喷咀对准芯片并离开 4mm 时，触发自动焊接按钮。随着 BGA 锡球的熔化与 PCB 焊 盘形成较优良的锡合金焊接，并通过锡球的表面张力使芯片即使原来与主板有偏差亦会自动对中，如此大功告成。注意焊接过文军维修程中不能对 BGA 进行施压力，哪怕风压太大亦会使 BGA 下面锡球间出现短路。 此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：文军 维修单面喇叭孔印锡此主题相关图片如下：四 BGA 焊接过程的分析大家知道 BGA 元件的“娇“，亦知道 PCB 主板的“嫩“，是异常精密的多层立体交叉式布线，大部分的过层走线只有头发丝的几 分之一，因此在焊接过程中往往是决定 BGA 成败的关键。“拆焊器“的操作与调整相当重要，一是温度，二是气流风压，都必须一 清二楚，不能随便，否则前功尽废，甚至带来无可修复毁坏结果，所以使用传统 850 型“热风枪“就要格外小心，最好先用温度计 先测量出热风温度，切不要拿 BGA 线路板去试吹。为什么相当维修人员觉得焊接BGA 太难，主要还是无法掌握“热风枪“的热风参 数，依靠主观判断或“经验“去焊接高要求、高精度的 BGA 元件，从实际和科学的角度上来看，非常的不严谨，自然成功的几率也 就低了。 超温焊接操作，虽然速度很快，但带来两个问题： 受力容易断裂，出现不良虚焊。BGA 锡球应与 PCB 焊盘所形成的合金成份变得脆、硬并且由于高温氧化而生成疏松的晶粒结构，PCB 在装机时氧化的锡球 超温会使“嫩“的多层布线主板局部过热变形，严重时起泡分层而报废。同时，现时相当多的维修者使用“热风枪“吹焊 BG A 时因为没有专用 BGA 风咀，简单采用将“热风枪“原喷咀拿掉进行操作，由于此时的热风范围很大，往往是将 BGA 旁的 SMD 元件一 起受热，造成了 BGA 是焊好了，但其周边的不耐热元件（如钽电解电容、陶瓷元件等）则烧坏，而使用 BGA 专用风咀就可以安全 避免这问题的发生。过大的风流风压施加在 BGA 芯片上，等同于外力压到芯片上，由于BGA 芯片轻而薄，有可能使锡球内部搭 连，前功尽弃。因此，在焊接 BGA 过程中，科学地设置合适的温度、风流、时间、焊接区域四个参数显得尤为重要。 五 BGA 焊接后的检查与 PCB 主板的清洗 非专业人员都不具备专用检查 BGA 焊接质量的 X 线探测设备，因此我们只能借助放大镜灯对已焊上 PCB 的 BGA 元件进行检查， 主要是芯片是否对中，角度是否相对应，与 PCB 是否平行，有无从周边出现焊锡溢出，甚至短路等，否则都要重新拆焊，绝不 能草率地通电试机，以免扩大故障面。而只有在检查无误时方可通电检查电性能和功能。另外，在通电检查性能功能正常后， 应对BGA 元件及 PCB 进行超声清洗，以去掉多余的助焊剂和有可能出现的锡屑。 此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：“FONT-SIZE: 9pt; LINE-HEIGHT: 15pt“BGA 元件安装在手机主板，除了利用锡球焊接 PCB 外，还在 BGA和 PCB 之间的缝隙注入强力胶水进行加固。而在我们的维修过程 中，如何将胶水去掉以利植锡和焊接，这是技能之一；在 BGA 或 PCB 的拆焊过程中，由于对“热风枪“温度的难以掌握，往往会错 手损坏焊盘甚至脱落，碰到这个问题该如何办呢？这是技能之二；今后随着手机设计技术的发展，其内部线路将大规模地集成 为单片化 BGA，这样使得 BGA 的尺寸增大许多，事实上现在有些机型已是这样，而在返修这种大型 BGA 时，我们应掌握那些较科学 的方法，而不是让读者去猜什么“绝技“呢。这是技术之三。以下分别一一介绍。 一 胶水的处理据笔者掌握，现在手机主板和 BGA 之间所使用的胶水，基本是三大类型：醚类粘胶。环氧树脂粘胶。聚脂粘胶。而 这些胶水在生产施工时，有可能是双组份型固化或紫外光固化，因此，如要对其进行溶胶处理，确有一定困难。现在我们所采 取的有效办法是：选取对应的溶胶水并要选无腐蚀性的和挥发量小的。对于解焊BGA 同时拆除胶水的，采用智能型拆焊器控制好 温度先将 BGA 与衣板分离，通过合适的温度使胶水变软，但注意胶水未软化前绝不能强行拆拔 BGA，否则损无疑。现在市场上的 B GA 溶胶水，实际效果并不理想，主要是溶胶时间过长（有些需 2-3 小时） 。而笔者采用了“煮汤“办法大大地加速胶水的溶化：找 一个小金属盒，如最好是“清凉油“的铁盒，将其清洗干净后作为“锅“，“煮汤“时将带有胶水的BGA 元件放入，然后倒入小量溶胶 水，将盖合上。“锅“放置于恒温焊台的烙铁部分，将温度调校到 200250，烙铁将加热熔胶水，并加速 BGA 上胶水的分离。 但注意如采用的是挥发性强的溶胶水被加热，会造成金属盒上盖冲开，所以小心为上。而主板上残存的胶水，则采用恒温拆焊 器定温 250280先将其加热，然后涂熔胶水，经多次反复直至清除。 二 BGA 或 PCB 上焊盘损坏的修复无论是 BGA 或是 PCB 上的焊盘，都是采用铜银合金通过电铸沉积出来的，它在常温时是有足够的机械强度的，但在温度影响 特别是超温时，则容易脱落。而我对其修复的办法很简单并可靠： 0.1mm 深度，并刮出“根“的金属光泽出来; 采用耐高温导电胶微量涂上（为修复出与原焊盘相同的焊盘，可以采用 BGA 植锡钢片反面压上进行漏印上去） ，然后用 1 50左右的热风加热约 20 分钟，即可成为一个即能耐 300高温，亦能导电的修复焊盘，而某些文章介绍采用细铜线绕成焊盘状 再用锡去焊象头发丝大小的“根“，就算能焊上，我们可以想象出有多大的机械吸附强度？并且在续后的对 BGA 焊接到主板上时， 这样的“焊盘“在受温度加热时，非常容易再脱落，造成前功尽弃。 （关于耐高温导电胶，如读者需要的，可与笔者联系） 三 大型单片式 BGA 芯片的返修注意事