CN113811102A - 一种pcba上fpga焊盘飞线工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺，包括：拆卸PCBA上的FPGA；清理PCBA和FPGA焊盘上残留的锡；选择用于飞线的线材，用线材连接PCBA上需要飞线的焊盘点位；在线材上涂覆热固化型阻焊剂以固定线材；对线材上的热固化型阻焊剂进行固化处理；将拆卸下来的FPGA进行植球处理，并将锡球固化至FPGA焊盘上；在PCBA上涂覆助焊剂，将FPGA对应放置在PCBA上；将FPGA焊接至PCBA上，焊盘飞线工艺完成。本发明飞线工艺能够解决PCBA上FPGA内部缺陷，很好地解决因PCBA设计或制作缺陷而造成的材料浪费、成本增加的问题；飞线成果好，外观美观，无明显飞线痕迹，性能可靠，可在实际生产过程中进行推广。

Description

一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其是印刷电路板上设计缺陷的维修技术，具体而言，涉及一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺。

背景技术

电子产品在开发过程中会遇到各式各样的问题。对于硬件工程师来说，如果FPGA芯片网络连接设计错误，基本来说，试产的板卡就只能做报废处理。这样会造成设计周期紧张，生产成本增加，对于公司来说是极大的损失。

对于设计复杂的印刷电路板，有时候会因为疏忽或其他原因导致某一两根关键信号线没有被连接或是忘记接地，但往往发现此问题时电路板大多已经投产，为节省时间或者降低再生产的成本，可能会选择将导线焊接在需要连接的两点之间作为变通措施，即“飞线”。飞线也称跳线，是指印刷电路板上因设计缺陷、测试目的或是其他设计考量，将电路板上的两个节点直接用电线连通的一种方法。

虽然飞线技术目前已有，但行业内甚少关注该技术的实施，没有对该技术的完整实施进行过深入、细致的研究，更没有研究过飞线过程中需要重点解决和细致处理的技术难题，导致飞线工艺实施起来不尽如人意，飞线的结果难以满足产品处理的要求。

另外，以目前现有的技术能力或方法，只能处理FPGA的边缘引脚，无法解决FPGA中心的引脚飞线，即便是引线飞上去了，加热后引线也会移动，造成芯片内部短路。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺，重点解决PCBA上FPGA内部缺陷问题，补齐现有技术的短缺，解决因PCBA设计或制作缺陷而造成的材料浪费、成本增加的问题，满足实际生产需求。

上述目的可通过以下技术方案实现：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺，包括如下步骤：

步骤1，拆卸PCBA上的FPGA；

步骤2，清理PCBA和FPGA焊盘上残留的锡；

步骤3，选择飞线线材，用线材连接PCBA上需要飞线的焊盘点位；

步骤4，在线材上涂覆热固化型阻焊剂；

步骤5，对线材上的热固化型阻焊剂进行固化处理；

步骤6，将拆卸下来的FPGA进行植球处理，并将锡球固化至FPGA焊盘上；

步骤7，在PCBA上涂覆助焊剂，将FPGA对应放置在PCBA上；

步骤8，将FPGA焊接至PCBA上，焊盘飞线工艺完成。

在一些实施例中，步骤1包括：

（1）在FPGA四周涂抹助焊剂；

（2）将PCBA放置在BGA返修台上，需要拆卸的FPGA对准BGA返修台的加热风口；

（3）启动BGA返修台对PCBA进行加热，待FPGA与PCBA之间的锡球呈光滑亮泽状时使用镊子将FPGA取下。

在一些实施例中，步骤2包括：

使用电烙铁将PCBA和FPGA上残留的锡清理干净，并使用吸锡线将FPGA残留少许的锡彻底整平。

在一些实施例中，步骤3包括：

用于飞线的线材采用漆包线；使用电烙铁将漆包线焊接到PCBA上需要飞线的两个焊盘焊点。

在一些实施例中，步骤4包括：

热固化型阻焊剂涂覆在各焊盘之间缝隙处的线材上，沿线材全长涂覆或者间隔涂覆若干个点位，并确保阻焊剂不涂覆到焊盘上。

在一些实施例中，步骤5包括：

将涂覆热固化型阻焊剂的PCBA放进回流焊中，使其回流固化。

在一些实施例中，步骤6包括：

（1）将拆卸下来的FPGA表面涂覆上一层助焊剂，用治具对准FPGA焊盘，将锡球倒入治具中，摇动治具，锡球落入FPGA焊盘上；

（2）植球后的FPGA放入回流焊中，使锡球充分融化在FPGA焊盘上。

在一些实施例中，步骤7后还包括：

步骤7-1，使用X-ray透视FPGA焊盘的锡球是否与PCBA焊盘重合。

在一些实施例中，步骤8包括：

将PCBA放置在BGA返修台上，调节到合适的温度对PCBA进行加热，当FPGA焊盘的锡球充分融化后，停止加热。

在一些实施例中，步骤8后还包括：

步骤8-1，待PCBA焊接完成后，使用X-ray透视FPGA是否有连锡短路的情况。

相比于现有技术，本发明的有益效果如下：本发明提供一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺，旨在充分利用漆包线与热固化型阻焊剂特性，催生出FPGA内部飞线的新型解决方案，具体而言：

（1）本发明重点解决PCBA上FPGA内部缺陷问题，补齐现有技术的短缺，能够很好地解决因PCBA设计或制作缺陷而造成的材料浪费、成本增加；

（2）本发明飞线线材采用漆包线，利用漆包线外层的绝缘作用，使飞线不易与旁边的焊盘连锡，杜绝FPGA焊接上去后短路的风险；

（3）利用热固化型阻焊剂的遇热固化以及绝缘的特性，将飞线牢牢固定在PCBA上，以免在加热时由于助焊剂的推动力将飞线移动而导致飞线与焊盘脱焊；

（4）相比于现有技术，使用本发明飞线工艺处理的PCBA产品，外观美观，无明显飞线痕迹，且可靠性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为本发明一个示例性实施例的工艺流程图；

图2为PCBA拆卸效果示意图；

图3为PCBA锡球清理效果示意图；

图4为FPGA锡球清理效果示意图；

图5为在PCBA上焊接飞线线材示意图；

图6为图5所示的焊接飞线线材细部图；

图7为本发明一个示例性实施例的线材上涂覆阻焊剂示意图；

图8为图7所示的线材上涂覆阻焊剂细部图；

图9为本发明另一个示例性实施例的线材上涂覆阻焊剂示意图；

图10为图9所示的线材上涂覆阻焊剂细部图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。

本发明针对目前处理技术的不足，做出了一套完整的流程以及实现方法，能够完美解决PCB因设计缺陷造成报废的问题，规避FPGA飞线后，焊接时线材移动导致短路的问题，为新产品的开发缩短周期，减少成本，以在市场上迅速占领主导地位。

本发明的工艺在实施过程中主要用到如下设备、工具、材料：

BGA返修台，用于拆卸、焊接FPGA；

热风枪，用于对PCBA上的FPGA进行加热；

洗板水，用于清洗PCBA和FPGA上操作后的残留物；

无尘布，用无尘布蘸上洗板水，拭擦PCBA和FPGA上的焊盘；

助焊剂，用于去除FPGA四周表面的氧化物；

镊子，用于夹取FPBA；

电烙铁，用于焊接飞线线材；

漆包线，用于作为飞线线材连接待飞线的焊盘；

热固化型阻焊剂，用于将飞线线材固定在PCBA焊盘上；

吸锡线，用于整平FPGA残留少许的锡；

锡球，用于融化后连接FPGA与PCBA；

植球治具，用于将锡球植入到FPGA上；

X-ray透视，用于检查飞线效果。

在一个具体实施例中，如图1所示，一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺，其整个流程大致可分为如下几个阶段进行：拆卸FPGA——清理焊盘——飞线——固化——植球——焊接。

一、拆卸FPGA：

a．在FPGA四周涂抹助焊剂。

助焊剂采用在电子产品的焊接中常用的树脂型助焊剂，由于它只能溶解于有机溶剂，故又称为有机溶剂助焊剂，其主要成分是松香。松香在固态时呈非活性，只有液态时才呈活性，其熔点为127℃，活性可以持续到315℃。锡焊的最佳温度为240～250℃，所以正处于松香的活性温度范围内，且它的焊接残留物不存在腐蚀问题，具有非腐蚀特性。

涂抹助焊剂的目的：

一是去除表面氧化物，因为大气含氧的原因，各种物质实际被一层氧化物所包围，其厚度大约为2×10^-9～2×10^-8m。在焊接时，氧化膜必然会阻止焊料对母材的润湿，焊接不能正常进行，因此必须在母材表面涂敷助焊剂，使母材表面的氧化物还原，从而达到消除氧化膜的目的。

二是阻止焊接氧化过程，焊接的高温容易使焊接材料表面被氧化，助焊膏有助于阻止氧化过程。

三是降低材质表面张力，物质的表面张力会影响焊接质量，熔融焊料的表面张力会阻止其向母材表面漫流，影响润湿的正常进行。当助焊剂覆盖在熔融焊料的表面时，可降低液态焊料的表面张力，使润湿性能明显得到提高。

故本发明在从PCBA上拆卸FPGA时，首先在FPGA四周涂抹助焊剂，以提高拆卸的质量，防止拆卸时造成PCBA、FPGA及其周边元器件损坏。

b．将BGA返修台调节至适宜温度。

c．将PCBA放置在BGA返修台上，并且需要拆卸的FPGA对准BGA返修台的加热风口。

d．点击BGA返修台的启动按钮，BGA返修台自动对PCBA进行加热。

e．待温度上升至245℃左右后，观察FPGA与PCBA之间的锡球是否呈光滑亮泽状。如呈光滑亮泽状则使用镊子将FPGA轻轻取下，取下后如图2，由图2可见，拆卸后的PCBA存在锡球融化残留不平整，需要清理。注意拆卸前务必确认锡球是否已经完全融化，拆卸时镊子不能碰到其他元件。

二、清理焊盘：

a．使用电烙铁将PCBA上残留的锡清理平整，清理后如图3。

b．使用电烙铁将FPGA上残留的锡清理干净，使用吸锡线将FPGA残留少许的锡彻底整平，整平后如图4。

由图3、4清晰可见，PCBA和FPGA残留的锡都已被清理干净、平整，为焊接飞线做好了准备。

三、飞线：

a．本发明用于飞线的线材采用漆包线，利用漆包线外层的漆包绝缘作用，使飞线不易与旁边的焊盘连锡，杜绝FPGA焊接上去后短路的风险，很好地解决了飞线过程中的短路问题；

连接固定漆包线时，使用电烙铁将漆包线焊接到需要连接的两个焊点，如图5、6。

b．使用热固化型阻焊剂涂覆在飞线的中间位置，即各焊盘之间缝隙位置的线材上，可在漆包线上间隔涂覆若干个点位，如图7、8所示，图8中漆包线上间隔排布的椭圆点即为阻焊剂涂覆点，也可在漆包线全长范围内涂覆阻焊剂，如图9、10所示，图10中漆包线外围的深色区域包围层即为涂覆的阻焊剂。全长涂覆对漆包线的固定效果更好，但操作难度更大，无论哪种方式，在涂覆时务必确保阻焊剂不涂覆到焊盘上，因为阻焊剂固化后是绝缘的，如果涂抹在焊盘上，焊盘将无法正常焊接。

四、固化：

a.将涂覆后的PCBA放进100℃的回流焊中进行回流固化；

热固化型阻焊剂固化后形成多个阻焊剂固定点，通过多个阻焊剂固定点将线材稳定地固定在PCBA上，在后面焊接时，飞线不会因为外力移动，确保飞线质量。

五、植球：

a.将拆卸下来的FPGA表面涂覆上一层助焊剂，将治具对准FPGA焊盘，将锡球倒入治具中，摇动治具，治具中的锡球落入FPGA焊盘上，FPGA焊盘上都有锡球；

b.将植球完成后的FPGA放入235℃的回流焊过炉，使锡球充分融化到FPGA焊盘上。

需要说明的是，此处植球工艺作为第五步骤进行阐述，仅是为了行文需要，但其在时间顺序上与前述的“三、飞线”、“四、固化”并无严格的先后顺序的要求，也就是说植球工艺完全也可以在飞线和固化工艺前进行。

六、焊接：

a．将助焊剂涂覆至PCBA上，然后将FPGA放置到PCBA上，注意方向；并可根据需要进一步使用X-ray透视FPGA上的锡球是否与PCBA的焊盘重合；

b．将PCBA放置在BGA返修台上，调节到合适的温度，点击运行按钮，当锡球充分融化后，停止加热；

c．待PCBA焊接完成后，使用X-ray透视FPGA是否有连锡短路的情况；倘若有连锡短路，则应当将FPGA拆卸下来，重新植球焊接，再次重复上述流程。

至此，焊盘飞线工艺完成。

本发明飞线工艺重点解决PCBA上FPGA内部缺陷问题，很好地解决因PCBA设计或制作缺陷而造成的材料浪费、成本增加；

飞线线材采用漆包线，利用漆包线外层的绝缘作用，使飞线不易与旁边的焊盘连锡，杜绝FPGA焊接上去后短路的风险；

利用热固化型阻焊剂的遇热固化以及绝缘的特性，将飞线牢牢固定在PCBA上，以免在加热时由于助焊剂的推动力将飞线移动而导致飞线与焊盘脱焊；

飞线成果好，外观美观，无明显飞线痕迹，性能可靠，可在实际生产过程中进行推广。

本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCBA上FPGA焊盘飞线工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，拆卸PCBA上的FPGA；

步骤2，清理PCBA和FPGA焊盘上残留的锡；

步骤3，选择飞线线材，用线材连接PCBA上需要飞线的焊盘点位；

步骤4，在线材上涂覆热固化型阻焊剂；

步骤5，对线材上的热固化型阻焊剂进行固化处理；

步骤6，将拆卸下来的FPGA进行植球处理，并将锡球固化至FPGA焊盘上；

步骤7，在PCBA上涂覆助焊剂，将FPGA对应放置在PCBA上；

步骤8，将FPGA焊接至PCBA上，焊盘飞线工艺完成。

2.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤1包括：

（1）在FPGA四周涂抹助焊剂；

（2）将PCBA放置在BGA返修台上，需要拆卸的FPGA对准BGA返修台的加热风口；

（3）启动BGA返修台对PCBA进行加热，待FPGA与PCBA之间的锡球呈光滑亮泽状时使用镊子将FPGA取下。

3.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤2包括：

使用电烙铁将PCBA和FPGA上残留的锡清理干净，并使用吸锡线将FPGA残留少许的锡彻底整平。

4.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤3包括：

用于飞线的线材采用漆包线；使用电烙铁将漆包线焊接到PCBA上需要飞线的两个焊盘焊点。

5.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤4包括：

热固化型阻焊剂涂覆在各焊盘之间缝隙处的线材上，沿线材全长涂覆或者间隔涂覆若干个点位，并确保阻焊剂不涂覆到焊盘上。

6.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤5包括：

将涂覆热固化型阻焊剂的PCBA放进回流焊中，使其回流固化。

7.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤6包括：

（1）将拆卸下来的FPGA表面涂覆上一层助焊剂，用治具对准FPGA焊盘，将锡球倒入治具中，摇动治具，锡球落入FPGA焊盘上；

（2）植球后的FPGA放入回流焊中，使锡球充分融化在FPGA焊盘上。

8.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤7后还包括：

步骤7-1，使用X-ray透视FPGA焊盘的锡球是否与PCBA焊盘重合。

9.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤8包括：

将PCBA放置在BGA返修台上，调节到合适的温度对PCBA进行加热，当FPGA焊盘的锡球充分融化后，停止加热。

10.根据权利要求1所述的焊盘飞线工艺，其特征在于，步骤8后还包括：

步骤8-1，待PCBA焊接完成后，使用X-ray透视FPGA是否有连锡短路的情况。

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