BGA器件留维修通道，实测三步搞定，新手不踩坑

本人实际测试了某 6 层板工控主板, 踩过 BGA 器件贴片后维修空间不足的坑, 踩过返修时周边小元件被热风枪吹飞的坑, 经多次反复调整布局之后总结出了一套新手也能直接上手去操作的留通道方法, 下面直接呈现硬步骤, 照着去做就能够避开常见问题。

第一步 布局阶段预留最小通道尺寸

最先要确定的是, BGA封装本体到距离其最近的进行焊接的元件之间的间距, 经过实际测量得出的推荐数值是, BGA焊盘的边缘到紧挨着的贴片电阻以及电容的边缘起码要保持3.5mm。而实际的操作途径是, 在EDA软件（就像Altium Designer这样的）的PCB布局的界面当中, 使用测量工具把距离给拉出来, 针对周边的元件开展手动的微调, 以此来保证这些元件处在BGA封装向外扩展的禁止布局的区域范围之内。假如板子的空间比较紧张的话, 能够接受的最小值是2.5mm, 然而在维修的时候热风枪的喷嘴很容易碰到, 进而致使旁边的元件发生移位。

【新手避坑】

普遍出现的报错情况是, 在进行返修操作时, 当使用热风枪吹拂之后, BGA旁边的0.1uF电容会直接飞脱不见, 无论怎样寻找都寻觅不到。究其核心缘由在于, 所预留出的间距过小, 热风带来的气流会对相邻的元件产生冲击。快捷的解决办法是, 于布局的阶段就将间距划定死, 借助规则检查也就是DRC设置一个间距方面的约束, 举例来说就是所有的SMD元件到BGA封装边缘的距离不可以小于3mm, 一旦出现违规就会直接产生报错。

第二步 通道两侧元件摆放与焊接方向控制

不是仅仅留出空白区域作为维修通道, 还要把控两侧元件的焊接朝向。实际操作的路径, 在进行布局这样子操作时, 把通道两侧的电阻及电容, 依照长轴朝着通道方向去摆放, 也就是元件本体平行于通道的走向。如此一来热风枪从通道一侧吹进去的时候, 气流能够顺着元件长轴流过, 减少对于焊点的侧向冲击。与此同时在元件下方添加阻焊桥, 用来防止焊锡出现短路。参数的值, 阻焊桥宽度设定为0.15mm。

【新手避坑】

常见的报错情况是, 回流焊之后, 通道两侧的元件会出现立碑现象, 也就是元件的一端会翘起。其核心原因在于, 热风枪的温度不均匀, 或者流速太过高，导致元件两端受热出现不同步的状况。快速解决的办法是, 使用低温锡膏, 比如Sn42Bi58, 其熔点是138°C, 来焊接通道周边的小元件, 以此降低热冲击的敏感性, 与此同时, 将热风枪的风速调节到3档以下, 把温度设定在350°C左右。

第三步 用可移除固定胶进行临时加固

对通道两侧的小元件, 在BGA返修之前, 使用可移除硅胶做点胶固定。操作路径如下, 运用针筒式硅胶点胶机, 于每个小元件两处的焊点位置, 涂覆上一小滴硅胶, 硅胶直径大概是1mm, 之后让其自然固化15分钟。如此一来, 就算有热风气流进行冲击, 元件也不容易被吹动。对两种方案展开实测对比:

方案A：不加胶，直接热风返修

长处是: 相比而言少了一道工序, 返修节奏较为快速。短处是: 当通道间距处于3mm的状况下, 小型元件出现移位的比率大概为25%, 维修之后需要再次进行焊接。适合应用的情景是: 板子报废的概率比较低、返修的次数比较少的那种产品。

方案B：点胶固定后返修

具备的优点是, 小元件的移位率降低到2%以下, 一次成功施行的比率得到大幅度的提高。存在的缺憾之处是, 需要增添那点胶的工序, 在进行返修之后还得清除掉残留的硅胶。适合应用的场景为, 高价值的BGA器件、航天领域或者医疗类别当中那种具备高可靠性的板卡。

按实际的取舍逻辑来看, 倘若BGA的单价比5元要低, 并且板子的密度也比较低, 那么就会选择方案 A ；要是BGA的单价高, 同时返修成本也大, 那就必定会选择方案B。

【新手避坑】

平常会出现的报错情况是, 实行点胶之后, BGA返修工作完成了, 然而却发觉硅胶侵入到了BGA焊盘的间隙之中, 进而致使焊点出现虚焊现象。其核心的缘由是, 胶量过多或者涂覆的位置不正确。能够快速解决问题的办法是, 把控点胶的位置仅仅在元件两端焊盘的外侧, 不要涂抹到BGA封装底部的下方；利用显微镜进行检查之后再实施固化。

第四步 高频完整报错与解决流程

一类高频且完整的报错情况是, BGA修复之后出现一些个别的引脚就连在了一起, 运用X光机加以检查时能够看到, 在那一通道的附近有一颗0402电容, 因受热进而呈现膨胀状态、并且出现轻微地移位现象, 它压住了BGA相邻的两个焊盘。

完整一站式解决流程：

1. 将热风枪的温度设定成为300°C, 把风速调整为2档 , 针对电容区域实施局部加热, 一直加热到焊锡融化。

2. 用尖嘴镊子轻轻夹起该电容，放在吸锡纸上。

3. 用吸锡带清理BGA焊盘上残留的焊锡。

4. 涂抹助焊膏, 使用烙铁, 在BGA相应焊盘那里, 补焊一颗0.3mm的锡球。

5. 重新焊接BGA，并再次用X光确认无短路。

整个流程耗时约8分钟，成功率约85%。

【新手避坑】

关键缘由在于电容是被热风所推动, 而根本的解决办法是在布局阶段将通道间距增加到4mm以上, 又或者选用更为扁平的BGA封装（像是0.5mm pitch的CSP）。

第五步 不适用场景与替代方案

这种方法对那种BGA器件高度超过3mm、同时板厚小于1mm的薄板并不适用, 由于热风枪从通道吹入之际, 薄板极易受热而弯曲, 进而致使BGA焊盘错位。替代的方案是, 改用底部预热台, 先从PCB背面均匀加热到150°C, 接着配合热风枪对BGA局部加热, 以此减少板子变形。或者直接采用返修台, 运用底部红外加热与顶部热风组合的方式。若是新手碰到薄板这种情况, 建议直接去到返修台, 切莫凭借通道布局来强行解决问题。

当操练达到相应程度之后, BGA返修最终的成功率能够稳定处于95%以上, 通道预留得越是宽阔就越是让人省心, 只不过不要过度贪多, 要是留存得太大反而会造成布线面积的浪费, 依照实际的板层数以及BGA的尺寸开展灵活调整即可。