什么是倒裝焊？倒裝焊技術(shù)是在集成電路芯片的兩端制作金屬焊球，將裸芯片面向下貼裝在PCB板上，利用回流焊接工藝在芯片焊球和PCB板焊盤之間形成焊點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)芯片與基板的電、熱和機(jī)械連接。由于此工藝省略了芯片和PCB板引線，起電連接作用的焊點(diǎn)路徑短，因此倒裝焊技術(shù)與其它封裝技術(shù)相比，具有封裝密度高、信號(hào)處理速度快、寄生電容/電感小等優(yōu)點(diǎn)。但是由于倒裝焊元器件焊點(diǎn)陣列面位于元器件下方不可視，因此在檢驗(yàn)時(shí)必須用專用X-RAY設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。隨著倒裝焊元器件體積、陣列的增大，導(dǎo)致了焊接時(shí)中間焊球的溫度與外圍相差也逐漸增大，最終導(dǎo)致了良品率的下降，因此在倒裝焊元器件的焊接環(huán)節(jié)，返修工作始終是其必不可少的一個(gè)組成部分。

X-RAY是焊點(diǎn)檢測(cè)的一種有效的方法

故障返修

加熱焊接設(shè)備的選用

當(dāng)確定為由于倒裝焊元器件的焊接問(wèn)題導(dǎo)致PCBA調(diào)試不通時(shí)，就需要準(zhǔn)備進(jìn)行返修；返修過(guò)程中會(huì)使用到加熱焊接設(shè)備，涉及到的設(shè)備一般有回流焊爐、返修臺(tái)以及熱風(fēng)槍；回流焊爐保溫性能、熱效率高且溫度曲線容易調(diào)試；返修臺(tái)熱風(fēng)返修系統(tǒng)必須配備各種尺寸各種形狀的熱氣噴嘴，目前倒裝焊元器件的形狀較為復(fù)雜，有時(shí)會(huì)找不到適合的噴嘴，另外由于噴嘴的結(jié)構(gòu)造成內(nèi)部各點(diǎn)位置的動(dòng)態(tài)氣流不均，元器件上方會(huì)受到不均勻氣流的力學(xué)作用，導(dǎo)致元器件表面溫度分布不均勻，這就會(huì)導(dǎo)致倒裝焊元器件沉降不平衡，產(chǎn)生傾斜和偏移現(xiàn)象。

熱風(fēng)槍的加熱溫度與時(shí)間不易控制，很難與倒裝焊元器件推薦的焊接曲線保持一致，因此不到萬(wàn)不得已最好不要使用熱風(fēng)槍。

返修方式

針對(duì)不同的倒裝焊元器件類型、不同的故障模式，應(yīng)采用相應(yīng)的返修方式。一般來(lái)說(shuō)返修方式有四種：

重新加熱

如果做電測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)倒裝焊元器件功能不穩(wěn)定，多數(shù)是由于焊接溫度低造成。如果遇到此類情況，可結(jié)合倒裝焊元器件推薦的焊接曲線，使用回流焊溫度曲線測(cè)量出合適的溫度文件，再次使用加熱焊接設(shè)備使得倒裝焊元器件重新焊接。

拆焊、重新焊接

多數(shù)情況下對(duì)于BGA或引腳間距大于0.5 mm的CSP出現(xiàn)焊接不良時(shí)可以進(jìn)行拆焊、重新焊接。一般流程如下圖：

烘烤

因?yàn)橐话愕牡寡b焊元器件為濕敏器件，因此我們?cè)诜敌拗靶枰獙CBA在80 ℃~125 ℃的溫度下烘烤24小時(shí)左右，以便除去PCB和元器件的潮氣。

調(diào)試曲線

結(jié)合倒裝焊元器件推薦的焊接曲線、PCBA形狀大小、厚度及器件類型、布局情況等，使用回流焊溫度曲線測(cè)試工具測(cè)量出合適的溫度文件。

拆卸倒裝焊元器件

拆卸前需對(duì)倒裝焊元器件周圍不耐高溫的器件如接插件等進(jìn)行保護(hù)或拆除，以免拆卸或焊接時(shí)損壞其他不耐高溫器件。對(duì)于拆卸倒裝焊元器件時(shí)只能選用返修臺(tái)（盡量不用熱風(fēng)槍）的情況，我們需要選擇適合的噴嘴和溫度拆卸倒裝焊元器件,同時(shí)需要注意觀察焊球的坍塌形狀來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證控制溫度，以免設(shè)定溫度過(guò)高損傷PCB及元器件，或溫度不夠、加熱時(shí)間太短，倒裝焊元器件可以輕松取下。

焊盤清潔

用電烙鐵將PCB及倒裝焊元器件焊盤殘留的焊錫清理干凈，然后使用吸錫帶和扁鏟形烙鐵頭進(jìn)行清理，操作時(shí)需要注意不要損壞焊盤和阻焊膜，最后用專用清洗劑將助焊劑的殘留物清洗干凈。

植球/植柱

目前業(yè)內(nèi)常用的有兩種植球法，一是絲印錫膏法，二是刷助焊膏法。

絲印錫膏法具體做法就是先使用專用的倒裝焊元器件小鋼網(wǎng)把錫膏印刷到倒裝焊元器件的焊盤上，印刷錫膏印刷時(shí)盡量做到不重復(fù)印刷，確保印刷質(zhì)量，待印刷完畢后檢查，如有少數(shù)焊盤未印刷好，可以點(diǎn)涂修理；如遇大面積不良，必須將倒裝焊元器件清洗干凈并干燥后重新印刷。印刷完成后再用植球器或鑷子在其上安裝合適的錫球/柱，后經(jīng)回流焊，將焊球/柱、錫膏、倒裝焊元器件焊盤通過(guò)熔化冷卻后形成合金固定。用這種方法植出的錫球/柱焊接性、可靠性好，熔錫過(guò)程不易出現(xiàn)跑球現(xiàn)象，其容易控制與掌握。

刷助焊劑法是用助焊劑來(lái)代替錫膏進(jìn)行焊接的方法。刷助焊劑時(shí)需要使用小鏟刀在焊盤上均勻的涂覆一層助焊劑，將整個(gè)焊盤全部覆蓋住。但這種方法存在弊端：助焊劑在溫度升高的時(shí)候會(huì)變成液狀，容易使錫球產(chǎn)生位移；再者助焊劑的焊接可靠性較差，綜合來(lái)說(shuō)其可靠性不如絲印錫膏法。

特別注意對(duì)于CBGA、CCGA、TBGA類型，焊球或焊柱是90Pb/10Sn合金成分，熔點(diǎn)約在300 ℃，回流時(shí)會(huì)產(chǎn)生錫膏不熔化的現(xiàn)象，因此植球或植柱時(shí)必須要選用絲印錫膏法。另外不得已轉(zhuǎn)化所植焊球或焊柱合金成份時(shí)，一定要考慮倒裝焊元器件的重量，若轉(zhuǎn)化選用回流可熔焊球，要保證焊球熔化后在重力作用下不會(huì)形成橋接。

印刷

根據(jù)器件類型的不同及實(shí)際情況，PCB焊盤上印刷一般可選用刷助焊膏或絲印錫膏。方法同F(xiàn)C上植球前印刷。對(duì)于CCGA、CBGA、TBGA類型也必須選用絲印錫膏法。

貼裝

貼裝可用返修臺(tái)貼裝系統(tǒng)，對(duì)于一些異型或PCBA尺寸超出返修臺(tái)設(shè)備尺寸范圍的可用貼片機(jī)貼裝，條件不具備時(shí)只能選用真空吸筆貼裝。

調(diào)試曲線

貼裝可用返修臺(tái)貼裝系統(tǒng)，對(duì)于一些異型或PCBA尺寸超出返修臺(tái)設(shè)備尺寸范圍的可用貼片機(jī)貼裝，條件不具備時(shí)只能選用真空吸筆貼裝。

回流焊

采用調(diào)試好的焊接曲線，將貼裝好FC的PCBA回流焊接。焊接完成后有條件的使用X-RAY檢查是否有橋連、空洞以及明顯的虛焊等。

拆焊

對(duì)于不需要植球的QFN、LGA和間距小于0. 5mm植球困難的PBGA或CSP，以及沒有合適焊柱又不能用焊球代替的CCGA，出現(xiàn)焊接問(wèn)題時(shí)拆焊或拆換焊即可。具體操作步驟同拆焊、重新焊接的步驟。

小焊盤元器件的返修

對(duì)于一些QFN或LGA焊盤設(shè)計(jì)較小，且PCBA元件密集度太高、沒有足夠的空間而無(wú)法使用特別的小鋼網(wǎng)印刷焊錫膏，單刷助焊膏的方法又不能保證焊接成功率的情況，就只能選擇手工焊接預(yù)處理QFN/LGA器件的特殊返修方法，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)按照以下步驟能夠得到較好的效果。

第一步

先測(cè)量和記錄需更換的QFN元器件的厚度，這個(gè)厚度指元件本體頂面至底面（包括中央裸焊端）的尺寸。在QFN四周及中央焊盤上涂布適量助焊劑，然后用電烙鐵在中央接地焊盤約25%面積上錫，四周引腳焊盤80%~100%面積上錫，上錫量盡量均勻。清洗助焊劑殘?jiān)?，用電子游?biāo)卡尺多次在不同引腳上測(cè)量元件本體頂面至焊點(diǎn)的尺寸，減去先前所測(cè)元件的厚度，根據(jù)QFN器件引腳間距的不同，要求元器件焊點(diǎn)高度在0.1mm~0.13mm左右。

第二步

在PCBA的QFN所對(duì)應(yīng)的焊盤上助焊劑。

第三步

貼裝倒元器件，進(jìn)行回流焊接，再用X-RAY對(duì)其焊接情況進(jìn)行檢測(cè)，確保焊接效果。

倒裝焊接元器件的返修是整個(gè)SMT焊接過(guò)程中可操作性和工藝要求較高的環(huán)節(jié)，這里介紹的一些維修方法是我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和積累的收入，學(xué)習(xí)是無(wú)窮無(wú)盡的。倒裝焊接元器件的維修可能有更好的方法，希望以后能找到更好的應(yīng)對(duì)方法。

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