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结果与讨论
为了成功的CSP元件移动和更换,过程调整是需要的。在峰值温度,真空吸取管要降低到元件表面,损坏焊接点和溅锡到板上周围区域。尽管返工工具据说是使用无力移动技术,元件上轻微的压力足以损坏一小部分的共晶焊接点。板也看到去向上翘曲,使情况恶化。为了防止这个,在移去步骤中增加额外的高度,使得真空吸取管在移去时不会压缩焊接点。
自动元件座清理工艺成功地使焊盘上的焊锡变平。这个步骤是关键的,因为焊盘必须平坦以防止贴装时的歪斜。留下的焊锡覆盖层在任何焊盘上典型地小于0.001"高。图四是在元件移去和座子清理后的典型的元件座的一个例子。
tshapeok="t" o:connecttype="rect" o:extrusionok="f">元件贴放和回流是最困难的。在给座子上助焊剂后,贴放元件和回流座子,通常元件会偏斜。在不同情况下,元件锡球在板上焊盘内熔湿不均匀。人们相信,元件太轻,在热风喷嘴内移来移去。这种现象甚至发生在返工工具所允许的低气流量情况。为了防止元件移动,返工工具设定程序,在贴装之后把真空吸取管留在元件顶上,直到通过温度曲线的预热部分。当回流周期开始时,真空管回轻轻缩回,允许元件熔湿焊盘而不损坏焊接点。这个方法使用很好,但有一些缺点。回流期间,元件上的吸取管的高度和重量有时会造成锡桥。真空吸取管似乎也会降低BGA的自对中能力。
面对的另一个问题是板的翘曲。因为板很薄,翘曲是一个很大的关注。使用特殊的支持块来防止翘曲,在每个步骤,板被预热以减少可能引起翘曲的温度差。尽管如此,还有问题。板会在高度读数的压力下向下弓,随后在加热过程中向上翘曲。这意味着,不得不在每一步中增加额外的高度。甚至这还不足够。相同的拆卸参数会破坏拆卸中的元件,并且还不精确到足以拆卸另一块板上的相同位置的元件。
另外,使用的板的上助焊剂技术招徕问题;它是很主观的,一个技术员与另一个技术员差别很大。太多的助焊剂产生一层液体,回流期间CSP元件可能漂移。同时,太少助焊剂意味着当热空气第一次开动时,没有粘性的东西来保持元件在位置上。较近的论文指出,只对BGA本身而不是板的焊接点上助焊剂改进了返工工艺的效率。最终返工焊接点与非返工焊接点是可以比较的,如图五所示。
可靠性
装配的测试板进行从-40°C到125°C和从0°C到100°C的加速温度循环(ATC, accelerated temperature cycling)试验。也进行绝缘电阻(IR, Insulation resistance)测试。对任何的包装都没有发现IR失效。包装4有早期ATC失效(100~200个周期,-40°C~125°C),后来发现,该包装的供应商由于可靠性问题没有继续该包装。包装1~3在0°C~100°C的测试中表现良好(大多数情况经受大于1000次循环),而-40°C~125°C的试验有混合的结果。这个温度循环范围可能太进取一点。包装1和2的返工元件的循环寿命比非返工元件稍微低一点,而包装3具有可比较的循环寿命。
结论
MicroBGA和CSP元件可用传统的热风返工工艺进行返工。为得到高效率,返工工艺参数的调节是需要的。因为CSP元件小型,重量轻,要求对热风流量和真空吸管高度的调节以避免元件对不准或元件损坏。使用优化的返工工艺返工的元件,保证了另外的可靠性测试。
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