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BGA焊接采用的回流焊的原理。这里介绍一下锡球在焊接过程中的回流机理。
当锡球至于一个加热的环境中,锡球回流分为三个阶段:
预热
,用于达到所需粘度和丝印性能的溶剂开始蒸发,温度上升必需慢(大约每秒5° C),以限制沸腾和飞溅,防止形成小锡珠,还有,一些元件对内部应力比较敏感,如果元件外部温度上升太快,会造成断裂。
助焊剂(膏)活跃,化学清洗行动开始,水溶性助焊剂(膏)和免洗型助焊剂(膏)都会发生同样的清洗行动,只不过温度稍微不同。将金属氧化物和某些污染从即将结合的金属和焊锡颗粒上清除。好的冶金学上的锡焊点要求“清洁”的表面。
当温度继续上升,焊锡颗粒单熔化,并开始液化和表面吸锡的“灯草”过程。这样在所有可能的表面上覆盖,并开始形成锡焊点。
冷却
冷却阶段,如果冷却快,锡点强度会稍微大一点,但不可以太快否则会引起元件内部的温度应力。
从以上两个曲线可以看出,焊接大致分为预热,保温,回流,冷却四个区间(不同的BGA返修工做站略有不同)无论有铅焊接还是无铅焊接,锡球融化阶段都是在回流区,只是温度有所不同,回流以前的曲线可以看作一个缓慢升温和保温的过程。明白了这个基本原理,任何BGA返修工作站都可以以此类推。这里,介绍一下这几个温区:
预热区
也叫斜坡区,用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。在这个区,电路板和元器件的热容不同,他们的实际温度提升速率不同。电路板和元器件的温度应不超过每秒2~5℃速度连续上升,如果过快,会产生热冲击,电路板和元器件都可能受损,如陶瓷电容的细微裂纹。而温度上升太慢,焊膏会感温过度,溶剂挥发不充分,影响焊接质量。炉的预热区一般占整个加热区长度的15~25 %。