BGA器件没留维修通道 板子报废我踩过的坑 手把手教你预留

我亲自测试了某工业控制主板项目, 遭遇过BGA器件贴死之后维修毫无办法的情况, 维修人员对着板子束手无策, 最终只能将整块板子报废。新手依照步骤逐一进行操作, 能够轻易躲开这类常见问题。

第一步 评估板级空间与BGA排布

去开启PCB设计软件, 首先要调出全部BGA器件的封装库数据, 接着测量BGA本体边缘至板边、包括到其他直立元件的间距, 我向来习惯将最小预留宽度设定为3mm, 而这是维修吸锡烙铁以及热风枪嘴能够安全伸入的底线。

【新手避坑】

不少人仅仅计算BGA本体面积, 却遗漏了BGA焊盘外侧的阻焊开窗区域。于实际维修期间, 热风枪嘴应当对准BGA底层, 要是旁边紧挨着一个直立电解电容, 风嘴根本无法塞进。解决方式是: 在布局阶段开启3D视图, 模拟风嘴直径8mm的物理空间, 保证BGA四个面中至少有一侧为空旷地带。

第二步 规划维修通道的走向与尺寸

于BGA器件相邻或者对角方面预留一条宽度超过着5mm的空白走线区域, 此条通道需直通板边, 当中不存在通孔、过孔或者走线。我通常在BGA下方第二层铜皮处做挖空处理, 露出基材, 便于维修之际直接看到焊点融化状况。

【新手避坑】

平常会出现的报错情况是, 维修通道被那种被称作“隐藏过孔”的东西给堵塞住了。有不少设计者在顶层进行走线的时候避开了, 然而底层或者中间层却存在过孔落在通道投影范围之内的状况。其核心的原因在于, 仅仅检查了当前这一层, 并没有去做跨层对齐的检查工作。能够快速解决问题的办法是, 在Allegro或者PADS软件当中, 选中BGA区域，执行Z – Copy命令将通道形状复制到全部的信号层, 接着统一把该形状里面的所有过孔以及走线给删除掉。

第三步 固定维修通道并添加标识

于丝印层, 以2mm宽的白色线条或者黄色线条绘出通道边界, 且于其旁边添加注释“维修通道 禁止布线”。之后, 将这般通道制作为物理规则区域, 于约束管理器里设定“No Component”“No Via”“No Route”这三重禁止属性。

【新手避坑】

诸多工程师忘掉了于装配图之上进行标注。实际于生产工厂开展SMT作业之际, 操作员并不清楚这属于维修通道，极有可能会径直将散热片、屏蔽罩按压在通道的上方。解决的办法为: 于装配图的“备注”栏目之内写明“BGA维修通道必须保持裸露状态, 其上方严禁粘贴任何元件”, 并且将此信息同步至DFM评审报告之中。

关于通道宽度的参数推荐与方案取舍

我给出一个关键参数, 通道宽度最优推荐值是8mm, 理由是这个尺寸能够兼容市面上绝大多数手持热风枪的喷嘴直径, 也就是6 – 8mm, 并且还允许维修人员从侧面插入撬棒以及助焊笔。要是板面实在紧张, 最低不能少于5mm, 然而此时只能使用超细喷嘴, 加热效率会下降30%以上。

两种实操方案对比：

第一句: 方案A, 是单侧通道。第二句: 其适合那种板面紧凑的场景。第三句: 这种方案只在BGA的一侧留出空间。第四句: 不过, 它具备的代价是维修的时候只能从一个方向进行加热。第五句: 如此一来, 拆焊的时间就会延长大约50%了。

方案B是对角双通道, 它适合多层高密度板, 在BGA对角两侧各留一条通道, 其优点是热风能够形成对流, 拆焊时间削减40%, 并且能用撬棒从两个方向同时发力, 方案取舍逻辑为若BGA下方有大量散热铜皮（超过4层）, 则优先选择方案B。

高频完整报错与一站式解决流程

以高频形式出现报错情况且显示为: “BGA拆下之后, 焊盘出现起皮以及脱落这一状况”。其缘由在于: 通道呈现出过窄的情形, 热风枪历经长时间处于高温状态进行烘烤, 这便致使基材发生碳化现象。一站式解决流程为:

1. 即刻停止板动, 运用热成像仪去检查BGA周边的温度情况，要是超过280℃且持续15秒, 那就表明铜箔和基材的结合力已然下降了。

2. 使用厚度为0.1mm的不锈钢薄片, 将其插入BGA底部, 以此方式来隔离热量, 防止热量传导到相邻焊盘。

3. 替换成低熔点焊锡膏, 比如说称作Sn42Bi58且熔点为138℃的那种, 将热风枪温度从通常的350℃降低到220℃。

4. 去除BGA之后, 借助玻璃纤维刷蘸取无水酒精轻轻刷起皮的区域, 涂抹一层薄薄的低温助焊剂, 接着使用烙铁进行低温补焊。

这套用于维修通道的设计方法, 对0.8mm以下的超薄BGA不适用, 像手机主芯片这类就是, 原因在于超薄BGA底部空间太过矮小, 就算预留了通道, 工具也很难伸进去。替代的方案呢: 在BGA四周设计独立的定位孔, 利用真空吸取器从顶部径直去拔取, 但这可是需要额外增添机械夹具的。新手制作第一版的时候, 建议留出8mm的通道，后续改版再依据实测数据进行收窄, 以此避免一步就把维修路径给卡死了。