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文档简介
项目四手工拆卸BGA芯片任务一手工摘取BGA器件任务二手工操作BGA芯片植锡任务三手工焊接芯片返回任务一手工摘取BGA器件一、BGA芯片摘取、植锡和焊接工具认识在用纯手工的方法摘取BGA芯片前要准备好以下工具。热风枪:用于拆卸和焊接BGA芯片。最好使用有数控恒温功能的热风枪,容易掌握温度,可去掉风嘴直接吹焊。电烙铁:用以清理BGA芯片及线路板上的余锡。带灯放大镜:便于观察BGA芯片的位置。防静电护腕:戴在手上,用以防止人身上的静电损坏元器件。小刷子、吹气球:用以扫除BGA芯片周围的杂质。下一页返回任务一手工摘取BGA器件助焊剂:建议选用日本产的GOOT牌助焊剂,呈白色,其优点主要有三个:一是助焊效果极好;二是对IC和PCB没有腐蚀性;三是其沸点仅稍高于焊锡的熔点,在焊接时焊锡熔化不久便开始沸腾吸热汽化,可使IC和PCB保持在这个温度。另外,也可选用松香水之类的助焊剂,效果也很好。无水酒精或天那水:用以清洁线路板。用天那水最好,天那水对松香助焊剂等有极好的溶解性。焊锡:焊接时用以补焊。镊子:用于摘取BGA芯片。吸锡带:用以清理BGA芯片及线路板上的余锡。计算机主板:练习板,摘取BGA芯片。上一页下一页返回任务一手工摘取BGA器件二、BGA芯片手工摘取操作(1)准备练习板一块,可以用报废的计算机主板,如图4-1所示。
(2)做好元器件保护工作,在拆卸BGA芯片时,要注意观察是否影响到周边元器件,是否有元器件靠得很近。在拆焊时,可在邻近的器件上放入浸水的棉团,也可以利用锡纸将其他器件保护起来,如图4-2所示。(3)调节热风枪的温度和风力,一般温度3~4挡,风力2~3挡,在待拆卸的器件上面放入适量的助焊剂,助焊剂既可防止器件过热,也可以加速焊锡熔化。风枪的风嘴在芯片上方3cm左右移动加热,直至芯片底下的锡珠完全熔化,用镊子夹起整个芯片。上一页下一页返回任务一手工摘取BGA器件注意:加热BGA芯片时要吹其四周,不要吹芯片中间,否则易把芯片吹隆起;加热时间不要过长,否则易把电路板吹起泡,如图4-3(a)、(b)、(c)所示。(4)BGA芯片取下后,芯片的焊盘上和PCB板上都有余锡,此时,在电路板上加足量的助焊剂,如图4-4所示。
(5)用电烙铁将板上多余的焊锡去掉,并且可适当上锡使电路板的每个焊脚都光滑圆润,如图4-5(a)、(b)所示。(6)再用天那水将芯片和机板上的助焊剂清洗干净,如图4-6所示。上一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡一、植锡工具的选用(一)植锡板植锡板用于BGA芯片植锡。市售的植锡板大体分为两种:一种是把所有类型的IC都做在一块大的连体植锡板上;另一种是每种IC一块板,这两种植锡板的使用方式不一样。1。连体植锡板连体植锡板是把所有型号的BGAIC都集中在一块大的连体植锡板上。连体植锡板的使用方法是将锡浆印到IC上后,就把植锡板扯开,然后用热风枪吹成球。这种方法的优点是操作简单,成球快。其缺点包括:一是锡浆不能太稀;二是有些IC不容易上锡;三是植锡时不能连植锡板一起用热风枪吹,否则植锡板会变形隆起,造成无法植锡。下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡2。独立式植锡板独立式植锡板是每种IC一块板,其使用方法是将IC固定到植锡板下面,刮好锡浆后连板一起吹,成球冷却后再将IC取下。它的优点是热风吹时植锡板基本不变形,一次植锡后若有缺脚或锡球过大过小现象可进行二次处理,特别适合初学者使用。另外,在选用植锡板时,应选用喇叭型、激光打孔的植锡板。(1)锡浆:用于植锡,建议使用瓶装的进口锡浆,多为0.5~1.0kg一瓶。颗粒细腻均匀,稍干一些较好,不建议购买注射器装的锡浆。在应急使用中,锡浆也可自制,可用熔点较低的普通焊锡丝通过热风枪熔化成块,用细砂轮磨成粉末状后,加入适量助焊剂搅拌均匀后使用。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(2)刮浆工具:用于刮除锡浆。可选用GOOT六件一套的助焊工具中的扁口刀。一般的植锡套装工具都配有钢片刮刀或胶条。(二)热风枪最好使用有数控恒温功能的热风枪,去掉风嘴直接吹焊。我们使用的是天目公司的950热风枪。(三)助焊剂助焊剂有多种,以天目公司出售的“焊宝乐”为例介绍,其外形是类似黄油的软膏状,优点包括:一是助焊效果极好;二是对IC和PCB没有腐蚀性;三是沸点仅稍高于焊锡的熔点,在焊接时焊锡熔化不久便开始沸腾吸热汽化,可使IC和PCB的温度保持在这个温度,这个道理和我们用锅烧水一样,只要水不干,锅就不会升温烧坏。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(四)清洗剂清洗剂以天那水效果最好,天那水对松香助焊剂等有极好的溶解性,不能使用溶解性不好的酒精。(五)锡珠锡珠用于BGA芯片植锡。二、植锡的基本步骤(一)除去锡球用吸锡线和烙铁从BGA上移除锡球。把烙铁放在吸锡线上面,在BGA表面划动吸锡线之前,让烙铁加热吸锡线并且熔化锡球。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡注意:不要让烙铁压在表面上。过多的压力会让表面产生裂缝者或刮掉焊盘。为了达到最好的效果,最好用吸锡线一次就通过BGA表面,要求是要使BGA表面光滑,无任何毛刺(锡形成的)。(二)清洗立即用洗板水清理BGA表面,及时清理能使残留助焊剂更容易除去。利用摩擦运动除去在BGA表面的助焊剂。保持移动清洗,清洗时从边缘开始,不要忘了角落。清洗每一个BGA时要用干净的溶剂。(三)检查观察干净的焊盘,损坏的焊盘及没有移除的锡球。注意:由于助焊剂的腐蚀性,推荐如果没有立即进行植球要进行额外清洗。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(四)过量清洗为了达到最好的清洗效果,用洗板水对BGA封装表面反复清洗,循环擦洗、冲洗,这有助于残留的焊剂从BGA表面移除去。(五)BGA在空气中风干反复检查BGA表面。需要重新植球的BGA表面要非常干净,不能留有任何杂质,否则将造成植球失败。注意:不推荐把BGA放在水里浸泡太长的时间。在进行完以上操作后,就可以植球了。(六)植球钢网可以很容易地将锡球放到BGA对应的焊盘上。植球台的作用就是将BGA上的锡球熔化,使其固定在焊盘上。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(1)在BGA表面(有焊盘的那面)均匀地涂抹一层助焊膏,涂抹量要做到不多不少。涂抹量多了或者少了都有可能造成植球失败。(2)将钢网(这里采用的是万能钢网)上每一个孔与BGA上每一个焊盘对齐。(3)将锡球均匀地倒在钢网上,用毛刷或其他工具将锡球拨进钢网的每一个孔里,锡球就会顺着孔到达BGA的焊盘上。进行完这一操作后,仔细检查有没有和焊盘没对齐的锡球,如果有,用针头将其拨正。(4)小心地将钢网取下,将BGA放在高温纸上,放到植球台上。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(5)植球台的温度设定是依据有铅锡球220℃、无铅锡球235℃来设定的。植球时间不固定,实际上是根据当BGA上锡球熔化且表面发亮,成完整的球形的时刻来判定的,这些可通过肉眼来观察。记录达到这个状态所用的时间,下次植球按照这个时间进行即可。BGA植球是一个需要耐心和细心的工作,进行操作的时候要仔细认真。(七)植锡的操作利用锡浆植锡的操作步骤:(1)准备一个从PCB板上摘取的BGA封装的表贴芯片,如图4-7所示。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(2)用洗板液清洗BGA芯片,去除芯片表面残留的助焊剂或其他残留物,如图4-8(a)、(b)所示。(3)清洗完毕,要用热风枪将表贴芯片吹干,如图4-9所示。(4)观察表贴芯片上残留锡球的大小,如果有太大的锡球,要用电烙铁将其烫平,如图4-10所示。
(5)继续观察表贴芯片,如图4-11所示。
(6)如果芯片表面还有大的锡球,继续用电烙铁将其烫平去掉,如图4-12所示。(7)用洗板液清洗表贴芯片表面,将残留的助焊剂清洗掉,如图4-13所示。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(8)利用热风枪将表贴芯片吹干,如图4-14(a)、(b)所示。(9)开始植锡。选择对应的植锡板,并将植锡板清洗干净,然后用热风枪将植锡板吹干,如图4-15所示。
(10)将表贴芯片平放在工作台上,如图4-16所示。
(11)将表贴芯片与植锡板对齐,如图4-17所示。
(12)用刀片取适量的锡浆,如图4-18(a)、(b)所示。(13)用镊子轻轻压住植锡板,注意不要用大力,如图4-19所示。
(14)在植锡板表面均匀涂抹焊锡膏,如图4-20所示。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(15)将刀片擦干净,然后将植锡板上多余的焊锡膏刮掉,如图4-21所示。
(16)将热风枪温度调到350℃,风力调到4挡,保持风枪口距植锡板的距离在2cm以上,对焊锡进行加热,注意观察焊锡膏的变化,如图4-22所示。
(17)继续加热,如图4-23(a)、(b)所示。(18)锡球成形后,热风枪可以靠近一点植锡板,使焊锡球加固,如图4-24所示。
(19)待锡球凝固后,轻轻地松开镊子,如图4-25所示。
(20)拿起植锡板,检查锡球大小是否均匀,有无没有植上的情况,如图4-26所示。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(21)正常植锡后,取下芯片,如图4-27(a)、(b)、(c)所示。(22)取下的芯片,如图4-28所示。
(23)待芯片完全冷却后,用洗板水进行清洗,如图4-29所示。
(24)芯片清洗完毕,用热风枪将芯片吹干,如图4-30所示。
(25)植锡完毕,如图4-31所示。以上介绍的BGA芯片植锡的方法,是使用锡浆直接进行的。但是对锡浆要求很高,特别注意锡浆不能太稀,如果太稀,吹焊时就容易沸腾导致成球困难。因此锡浆越干越好,只要不是干得发硬成块就行。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(八)利用锡珠植锡的方法(1)在将要植锡的BGA芯片上涂适量的助焊剂,如图4-32所示。
(2)用电烙铁清除BGA芯片上残留的焊锡。其具体操作方法如图4-33(a)、(b)、(c)、(d)所示。(3)利用电烙铁不能将焊锡清洁干净时,可以利用吸锡带去除少量的残留焊锡,如图4-34(a)、(b)、(c)所示。(4)除锡完毕,在BGA芯片上注入适量的洗板水,准备清洗芯片,如图4-35所示。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(5)将BGA芯片上的残存焊锡和杂物清理干净,用酒精清洗,如图4-36所示。
(6)清理干净后的芯片,如图4-37所示。下面准备开始进行植锡。
(7)将要植锡的BGA芯片放在植锡台上,如图4-38所示。
(8)用小排刷把助焊剂均匀涂抹到芯片表面,越薄越好。如果涂抹过厚,加热时锡珠会随助焊剂流动,造成植锡失败,如图4-39所示。
(9)将植锡板与BGA芯片对齐,如图4-40示。
(10)在植锡板上放入适量的锡球,如图4-41所示。上一页下一页返回任务二手工操作BGA芯片植锡(11)轻轻地左右摇动数次,使植锡板的每一个孔都填充有锡球,然后倒出剩余的锡球,如图4-42(a)、(b)、(c)所示。(12)取下植锡板,操作如图4-43(a)、(b)、(c)所示。(13)核对锡珠是否都在BGA芯片焊盘上,位置是否正确,如果有缺少锡珠的可以用镊子补齐。如果有移位的要及时校正。确保锡珠与焊盘一一对应,如图4-44(a)、(b)、(c)所示。上一页返回任务三手工焊接芯片BGA封装形式的表贴器件焊接,一般地都是采用专业的BGAReworkStation(BGA返修工作站)进行焊接的,但是专业的BGAReworkStation费用高达几万或几十万,大多数维修机构很难承受。因此,这里介绍一种技术上有一定的难度,但是只利用普通的热风焊枪就可以实现BGA封装形式的表贴器件焊接方法。为了与专业的焊接方法区分,将其称为BGA手工焊接方法。专业的焊接方法这里不作介绍,有兴趣的同学可以查阅有关BGA焊接方面的书籍学习。下面详细介绍BGA手工焊接方法,此焊接方法虽然有一定的难度,但通过反复训练,是能够掌握焊接技巧的。下一页返回任务三手工焊接芯片一、BGA手工焊接热风枪的设置焊接BGA芯片时,正确使用热风枪非常重要。只有熟练掌握和应用好热风枪,才能使BGA芯片焊接的成功率大大提高,否则将会导致焊接失败甚至PCB板报废。(一)热风枪温度的调节由于BGA封装的表贴器件的制作材料不同,有的BGA芯片并不是很耐热,因此热风枪温度调节的掌握尤为重要。一般热风枪有8个温度挡,焊BGA芯片时一般在3~4挡内,也就是说180℃~250℃。温度超过250℃,BGA很容易损坏。上一页下一页返回任务三手工焊接芯片但许多热风枪在出厂或使用过程中内部的可调节电阻已经改变,所以在使用时要观察风口,不要让风筒内的电热丝变得很红,以免温度太高。(二)热风枪风量的调节在BGA芯片焊接时,风量的大小没有具体规定,只要能把风筒内热量送出来并且不至于吹跑旁边的小元件就行了。另外,焊接前需要注意用纸试一试风筒温度分布情况。二、BGA手工焊接(一)BGA手工焊接的基本要求在焊接BGA芯片时,要在BGA芯片上加适量助焊剂,在没有专用风嘴的情况下,建议用大风嘴。还应注意,风口不宜离BGA芯片太近,距离要恰到好处。上一页下一页返回任务三手工焊接芯片在对BGA芯片加热时,先用较低温度预热,使BGA芯片及PCB板均匀受热,以防止板内水分急剧蒸发而发生起泡现象。小幅度地晃动热风枪,不要停在一处不动,热度集中在一处时,BGA芯片容易受损。加热过程中用镊子轻轻触BGA芯片旁边的小元件,如有松动,说明BGA芯片下的锡球也要熔化了,稍后用镊子轻轻触BGA芯片,如果它能活动,并且会自动归位,加焊完毕。(二)BGA芯片手工焊接操作(1)将要焊接的PCB板固定在支架上,然后用镊子蘸取适量的助焊剂涂抹在已经处理过的BGA芯片的焊盘部分,如图4-45(a)、(b)所示。上一页下一页返回任务三手工焊接芯片(2)在植好锡的BGA芯片上涂上适量助焊剂,然后利用热风枪轻轻吹一吹,使助焊剂均匀分布在芯片的表面,如图4-46所示。
(3)将BGA芯片按规定位置放到电路板上,即将BGA的四周和PCB上焊盘四周的丝印线对齐。用手将芯片在定位框内前后左右来回移动并轻轻加压,当感觉到芯片像“爬到了坡顶”一样,此时芯片就已与电路板的焊点完全对正。轻轻地将手松开,由于助焊剂的黏着作用,芯片不会移动。注意:在把BGA和丝印线对齐的过程中,即使没有完全对齐,只要锡球和焊盘偏离不大于30%,依然可以进行焊接。因为锡球在熔化过程中,会因为它和焊盘之间的张力而自动和焊盘对齐,如图4-47所示。上一页下一页返回任务三手工焊接芯片(4)在BGA芯片表面涂抹焊膏,其作用可以使BGA芯片受热均匀,如图4-48所示。
(5)把热风枪的喷头去掉,依据BGA芯片的大小和厚度将温度旋钮及风量旋钮调节到合适的位置,用镊子轻轻夹住BGA芯片,让热风枪的风嘴对准BGA芯片的中央位置,对BGA芯片缓慢加热。注意焊接时温度不要过高,风量不要过大,不要用力下压BGA芯片以免底部连锡造成短路,使焊接失败。当助焊剂完全熔化后,应围绕BGA芯片表面缓慢移动热风枪,对BGA芯片循环加热,以便BGA芯片受热均匀。其具体操作如图4-49(a)、(b)、(c)所示。上一页下一页返回任务三手工焊接芯片(6)待助焊剂流到BGA芯片的下部,这时可以松开镊子,在松开镊子时,注意要先松开一个脚,然后再轻轻地松开另一个脚,如图4-50所示。
(7)继续对BGA芯片均匀加热,如图4-51所示。
(8)在加热的过程中用镊子轻轻地触动BGA芯片的一边,仔细观察BGA芯片是否会动。注意千万不要用力过大,否则会造成焊接失败,如图4-52所示。
(9)如果BGA芯片不动,说明BGA芯片底部的焊锡珠还没有完全熔化,继续均匀加热BGA芯片。直至BGA芯片能够活动为止,如图4-53所示。上一页下一页返回任务三手工焊接芯片(10)继续对BGA芯片均匀加热。这时可以看到BGA芯片往下沉且四周有助焊剂溢出,用镊子轻触芯片,BGA芯片可以活动,说明锡球已与电路板上的焊点融合在一起,如图4-54所示。轻轻晃动热风枪继续均匀加热,由于表面张力的作用,BGA芯片与电路板的焊点之间会自动对准定位。
(11)移开热风枪停止加热,使焊锡自然冷却,如图4-55所示。
(12)焊接完成后,要用洗板水将电路板清洗干净,以免残留的助焊剂腐蚀PCB板,其操作如图4-56(a)、(b)所示。上一页下一页返回任务三手工焊接芯片(13)焊接的最后结果如图4-57所示。
(14)为确定BGA芯片的每一个引脚焊接正确,可以用一面平面镜观察BGA芯片四边引脚的焊接情况。有条件的话,也可以利用摄像头。如果BGA芯片四边引脚的焊接良好,那
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