CN1750750A - 一种通过bga封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过BGA封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其核心为：确定已组装在印制电路板上的待返修拆除的BGA封装器件，将所述BGA封装器件从所述印制电路板上拆除，将需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件的相应管脚与引线连接，将所述与引线连接的BGA封装器件重新组装在所述印制电路板上，根据需要将相应的其他器件与所述引线连接。本发明通过在BGA封装器件管脚连接引线，将需要与BGA封装器件连接的其他器件与引线连接，使印制电路板能够简单、快速的实现原本定义的功能；本发明充分有效的利用了已有的物质资源，实现了节约物质成本、节约时间成本的目的。

Description

一种通过BGA封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法
技术领域
本发明涉及印制电路板，具体涉及一种通过BGA封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法。
背景技术
目前，电子封装的发展方向可以概括为高密度、高速度、环保型和多样化。表面贴装封装已成为板级电路组装过程中的一个重要环节。
BGA(球栅阵列)封装以其高I/O数和低制造缺陷率，将在很长一段时间内占据表面贴装封装的统治地位。
组装在印制电路板上的BGA封装器件如附图1所示。
在图1中，封装体底部连接着作为I/O(输入/输出)引出端的焊球阵列。
BGA封装具有良好的组装性、成本及电性能优势；BGA封装的主要缺点在于焊点的检测和返修比较困难，BGA封装对焊点的可靠性要求比较严格，使得BGA封装器件在某些领域的应用中受到限制。
在单板硬件开发、调试过程中，如果发现有BGA封装的BGA封装器件的电路设计有缺陷，如部分管脚需要匹配连接其他器件如电阻、电容等，导致印制电路板原来定义的功能无法实现，需要返修时，由于BGA封装器件焊球型管脚在其封装底部，不可见更不可直接接触，且这些BGA封装器件管脚没有在印制电路板上设计与其相连的过孔，故采用传统的返修焊接其他器件的方法无法实现在BGA封装器件上返修焊接其他器件，所以，目前在发现BGA封装器件的电路设计有缺陷时，只能通过重新改版设计并组装新的印制电路板，在新的电路板中修正原电路板的缺陷，如设计BGA封装器件需要匹配的其他器件等。
现有的这种重新设计并组装印制电路板的方法会导致已加工的包含大量昂贵元器件的印制电路板组件将面临报废，从而造成物质成本的浪费；更为关键的是因新的印制电路板设计、物料准备、制造、调测等都需要时间，导致产品开发、交货进度也将被迫延迟，从而造成时间成本的浪费。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过BGA封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，通过在BGA封装器件管脚连接引线，将其他器件与引线相连，以克服现有技术中不能有效利用已有资源的目的。
为达到上述目的，本发明提供如下的技术方案：
一种通过BGA封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，该方法包括：
a、确定已组装在印制电路板上的待返修拆除的BGA封装器件；
b、将所述BGA封装器件从所述印制电路板上拆除；
c、将需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件的相应管脚与引线连接；
d、将所述与引线连接的BGA封装器件重新组装在所述印制电路板上；
e、根据需要将相应的其他器件与所述引线连接。
所述步骤b包括：
b1、对所述印制电路板中相应的组件和所述BGA封装器件加热；
b2、当所述BGA封装器件的所有焊点同时熔化时，将所述BGA封装器件从已组装的印制电路板上拆除。
所述步骤b1进一步包括：
在所述印制电路板下方采用热板加热；
在所述印制电路板上方采用热风加热头加热；
所述热板上有供热气吹出的热孔，且所述热板的加热温度、加热面积能够调节；
所述热风加热头的加热温度、风速、距离BGA封装器件的高度能够调节。
所述步骤b2进一步包括：当所述BGA封装器件的所有焊点同时熔化时，采用吸咀方式将所述BGA封装器件从已组装的印制电路板上拆除。
所述步骤b还包括：
b3、判断需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件是所述已拆除的BGA封装器件还是其他BGA封装器件；
如果需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件是所述已拆除的BGA封装器件，对所述已拆除的BGA封装器件进行植球，到步骤b4；
如果需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件是其他BGA封装器件，到步骤b4；
b4、对所述印制电路板上的表贴焊盘进行清理。
所述步骤b4具体为：清除所述印制电路板相应焊盘上原有的焊锡，且清洗焊盘的助焊剂。
所述步骤c具体为：
确定需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件的与所述其他器件连接的管脚，并在所述确定的管脚上焊接引线。
所述步骤c还包括：
将所述焊接后的引线和所述管脚使用粘合物质固定。
所述引线的线径根据BGA封装器件管脚脚间距确定；
所述引线与BGA封装器件管脚接触部分导电；
引线除所述与BGA封装器件管脚接触的部分外，其余与所述BGA封装器件接触的引线表面绝缘且耐高温。
所述步骤d进一步包括：
根据所述与引线连接的BGA封装器件的种类在所述BGA封装器件及所述印制电路板上的相应焊盘上施加相应的焊料和助焊剂；
对所述印制电路板中相应的组件和所述BGA封装器件加热，并将加热温度在PEAK温度区停留预定间隔；
且所述步骤e进一步包括：
检测所述BGA封装器件的焊接状况；
在与焊接状况符合要求的BGA封装器件连接的引线上焊接所述其他器件。
通过上述技术方案的描述可明显得知，本发明通过将已组装在印制电路板上的待返修拆除的BGA封装器件拆除，在BGA封装器件的管脚连接引线，将其他器件与引线连接来弥补原来已组装好的印制电路板中存在的缺陷，充分利用了原来印制电路板中已组装好的组件，避免了印制电路板中的组件及整个电路板的报废；而且通过利用现有的印制电路板，避免了重新设计、制造、调测新印制电路板的时间，使产品的开发进度得到保证；本发明通过采用可调节的加热方式及吸咀将BGA封装器件拆除，通过对印制电路板焊盘的彻底清理，通过使用粘合物质固定管脚与引线的焊接处，通过在BGA封装器件贴放焊接时的温度控制及焊接后的焊点检测，充分保证了其他器件与引线焊接后印制电路板的性能、质量；从而通过本发明提供的技术方案充分有效的利用了已有资源，实现了节约物质成本、节约时间成本的目的。
附图说明
图1是组装在印制电路板上的BGA封装器件示意图；
图2是本发明的热风式返修示意图；
图3是本发明的BGA封装器件拆除流程图；
图4是本发明的BGA封装器件管脚连接引线的实现过程流程图；
图5是本发明的BGA封装器件管脚连接引线后的示意图；
图6是本发明的BGA封装器件贴放及焊接在印制电路板的流程图。
具体实施方式
在印制电路板硬件开发、调试过程中，当发现已设计好的印制电路板中的BGA封装器件的电路设计有缺陷，如部分管脚需要匹配连接其他器件如电阻、电容等，为避免重新设计印制电路板所带来的时间和物质成本上的损失，本发明提出通过BGA封装器件管脚返修连接其他器件的方法。
本发明的核心是：确定已组装在印制电路板上的待返修拆除的BGA封装器件，将所述BGA封装器件从所述印制电路板上拆除，将需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件的相应管脚与引线连接，将所述与引线连接的BGA封装器件重新组装在所述印制电路板上，根据需要将相应的其他器件与所述引线连接。
下面基于本发明的核心对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
本发明首先需要确定已组装在印制电路板中的存在功能性等缺陷、有待返修拆除的BGA封装器件。确定了需要拆除的BGA封装器件后，可以通过对印制电路板底部的相应位置、对待返修拆除的BGA封装器件上方同时进行加热的方法来熔化BGA封装器件的所有焊点，以便将该BGA封装器件从印制电路板中拆除。
下面结合附图2对本发明加热的方法进行详细描述。
在图2中，本发明对BGA封装器件的加热方式采用上下双方向热风加热，在印制电路板的上方为热风加热头，热风加热头还可以作为焊接的主要热源。热风加热头吹出的热风的温度、风速均是可控制的，而且热风加热头与BGA封装器件之间的距离也是可以调节的，即热风加热头的高度可控制。在印制电路板的下方为热板，热板上有供热气吹出的气孔，热板可通过气孔吹出的热风及热辐射对印制电路板起预热作用。热板的温度是可以调节的，而且其预热面积也是可以改变的。
图2中的热风加热头和热板可以利用现有的对BGA封装器件焊接的装置，使本发明的BGA封装器件拆除的过程易于实现。
使用上述加热方法对BGA封装器件及印制电路板中相应的组件进行加热，并在BGA封装器件的所有焊点都熔化后，可以采用吸咀将BGA封装器件从印制电路板中拾取下来。在上述加热和拾取的过程中应尽量避免对印制电路板基板、BGA封装器件及其相邻器件、相邻器件的焊点的热损伤和机械损伤。
在BGA封装器件从印制电路板上拆除后，印制电路板的焊盘上往往会遗留有焊接残余物，为保证在BGA封装器件组装在印制电路板后，印制电路板的功能和稳定性得到应有的保证，需要对印制电路板的表贴焊盘进行清理。
在表贴焊盘清理的过程中必须要避免对焊盘及印制电路板基板的热损伤和机械损伤。
对表贴焊盘清理的过程一般包括两个过程：
1、去除印制电路板相应的表贴焊盘上原有的焊锡。该过程一般可使用烙铁来完成；在对BGA封装器件共面性要求较高的焊盘进行焊锡清理时，可使用烙铁配吸锡编带来完成；该过程也可以使用真空去锡的方法来实现。
2、焊盘清洗。在焊盘上原有的焊锡被去除后，必须清除焊盘上的助焊剂残留物。
本发明还需要确定，需要重新组装如重新贴放、焊接在印制电路板中的BGA封装器件是其他的BGA封装器件如新的BGA封装器件，还是上述从印制电路板上拆除的BGA封装器件。如果需要重新组装在印制电路板中的BGA封装器件是上述拆除的BGA封装器件，那么，需要对该拆除的BGA封装器件进行植球，如果需要重新组装在印制电路板中的BGA封装器件是其他的BGA封装器件如新的BGA封装器件，则不需要再进行植球的过程。
上述将BGA封装器件拆除，并对表贴焊盘清理的具体实现过程如附图3所示。
图3中，在步骤300，将印制电路板放置在热板上，当采用吸咀拾取BGA封装器件时，调整吸咀与BGA封装器件的位置。
在步骤310，调整热风加热头与BGA封装器件的水平位置、垂直高度，调整热板的加热区域，并对热风加热头的风速、温度，对加热板的温度进行调节，调整后开始加热过程，在加热过程中，热风加热头的风速、温度、加热板的温度等仍然可以根据具体需要来调节。
到步骤320，当BGA封装器件的所有焊点都熔化时，使用吸咀将BGA封装器件从印制电路板中拾取出来。
到步骤330，判断需要重新贴放、焊接在印制电路板上的BGA封装器件是已拆除的BGA封装器件还是其他新的BGA封装器件。
如果需要重新贴放、焊接在印制电路板上的BGA封装器件是上述已拆除的BGA封装器件，到步骤340，对上述拆除的BGA封装器件进行植球。
到步骤350，对印制电路板上的表贴焊盘进行清理，清理工作包括对印制电路板表贴焊盘上原有的焊锡和助焊剂残留物进行清理。
到步骤360，将BGA封装器件从印制电路板上拆除的过程结束。
在步骤330，如果需要重新贴放、焊接在印制电路板上的BGA封装器件是其他新的BGA封装器件，到步骤331，选取其他新的BGA封装器件，到步骤350，对印制电路板上的表贴焊盘进行清理，清理工作包括对印制电路板表贴焊盘上原有的焊锡和助焊剂残留物进行清理。
在上述BGA封装器件的拆除过程完成后，印制电路板的设计者应该根据需要确定重新组装在印制电路板上的BGA封装器件中与引线连接的管脚，然后，采用焊接等方法将引线与相应的管脚连接。
与相应的管脚连接的引线的线径应该根据BGA封装器件管脚的脚间距来确定，引线与BGA封装器件管脚连接的部分应该是导电的，当采用焊接时，即引线与BGA封装器件管脚焊接的部分应该是导电的，除上述连接的部分外，引线与BGA封装器件有可能接触的部分的表面应绝缘且耐高温。
在将BGA封装器件的管脚与引线焊接后，为防止引线脱落，可以使用粘合物质如胶水等将引线与BGA封装器件管脚焊接处进行固定，但是在使用胶水等进行固定时，需要注意，不能将胶水覆盖到BGA封装器件的管脚与印制电路板焊盘的接触面上。
将BGA封装器件的管脚与引线连接的具体过程如附图4所示。
图4中，在步骤400，准备符合要求的引线，确定印制电路板需要的BGA封装器件中需要连接引线的管脚。
到步骤410，将BGA封装器件的管脚与引线采用焊接等方法连接。
到步骤420，将BGA封装器件的管脚与引线的连接处，如焊接处等，使用粘合物质如胶水等固定。
到步骤430，将引线从BGA封装器件的管脚阵列中引出到BGA封装器件的封装表面。
到步骤440，对引线与BGA封装器件的管脚的连接处进行检查，以确保连接质量，并对粘合物质进行检查，避免胶水等覆盖到BGA封装器件的管脚与印制电路板焊盘的接触面上。将引线与印制电路板需要的BGA封装器件的管脚的连接过程结束。
将引线与BGA封装器件的管脚连接的示意图如附图5所示。
图5中的(a)图为BGA封装器件的主视图，在该图中，分别将BGA封装器件的W行17列管脚、T行14列管脚和R行12列管脚与对应的引线连接，从图中可以看出，引线的线径应根据BGA封装器件管脚的脚间距来确定，而且引线的表面除与BGA封装器件管脚焊接的部分外，其余与BGA封装器件接触的部分引线的表面应该是绝缘的。
图5中的(b)为BGA封装器件俯视图的一部分，在该图中可明显看出BGA封装器件的管脚与引线的连接情况。
在将引线与BGA封装器件的管脚连接后，需要将连接了引线的BGA封装器件组装在印制电路板上，如将BGA封装器件贴放、焊接在印制电路板上。
在将BGA封装器件贴放、焊接在印制电路板上时，首先需要根据BGA封装器件的种类确定相应的焊料和助焊剂，然后将焊料和助焊剂分别施放在BGA封装器件和印制电路板相应的焊盘上，并将BGA封装器件贴放在印制电路板对应的位置上。
施加焊料和助焊剂时，可以在BGA封装器件上施加焊料，在印制电路板相应的焊盘上施加助焊剂，或在BGA封装器件上施加助焊剂，在印制电路板相应的焊盘上施加焊料。
在焊接时可以仍然使用将BGA封装器件拆除时使用的热风加热头和热板，对BGA封装器件进行加热。
为了使BGA封装器件与印制电路板形成较好的焊接面，在加热过程中应使加热的温度在peak温度区停留一段时间，而且在焊接的过程中应避免对印制电路板基板、BGA封装器件及BGA封装器件的相邻器件及焊点造成热损伤或机械损伤。
在将BGA封装器件焊接在印制电路板上以后，应对BGA封装器件与印制电路板的焊点的焊接状况进行检测，如采用X光等方式进行检测。
将BGA封装器件贴放、焊接在印制电路板上的具体过程如附图6所示。
图6中，在步骤600，根据BGA封装器件的种类在已焊接引线的BGA封装器件和印制电路板相应的焊盘上分别施加焊料、助焊剂。
到步骤610，将BGA封装器件贴放在印制电路板对应的焊盘上。
到步骤620，调整热风加热头与BGA封装器件的水平位置、垂直高度，调整热板的加热区域，并对热风加热头的风速、温度，对加热板的温度进行调节，调整后开始加热过程。在加热过程中，热风加热头的风速、温度、加热板的温度等仍然可以根据具体需要来调节。
到步骤630，使加热温度在PEAK温度区停留预定间隔。
到步骤640，在焊接完成后，对BGA封装器件与印制电路板的焊接处进行检测，如采用X光等方式检测BGA封装器件与印制电路板的焊接状况。如果检测焊接状况不好，需要重新上述将BGA封装器件从印制电路板拆除的过程。如果焊接状况检测良好，到步骤650，将BGA封装器件焊接在印制电路板上的过程结束。
在将BGA封装器件焊接在印制电路板上以后，应将需要与BGA封装器件连接的其他器件与引线相连，如将引线与其他器件焊接。从而完成通过BGA封装器件管脚返修焊接其他器件的整个过程。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化。

Claims (10)

1、一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于该方法包括：
a、确定已组装在印制电路板上的待返修拆除的BGA封装器件；
b、将所述BGA封装器件从所述印制电路板上拆除；
c、将需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件的相应管脚与引线连接；
d、将所述与引线连接的BGA封装器件重新组装在所述印制电路板上；
e、根据需要将相应的其他器件与所述引线连接。
2、如权利要求1所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤b包括：
b1、对所述印制电路板中相应的组件和所述BGA封装器件加热；
b2、当所述BGA封装器件的所有焊点同时熔化时，将所述BGA封装器件从已组装的印制电路板上拆除。
3、如权利要求2所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤b1进一步包括：
在所述印制电路板下方采用热板加热；
在所述印制电路板上方采用热风加热头加热；
所述热板上有供热气吹出的热孔，且所述热板的加热温度、加热面积能够调节；
所述热风加热头的加热温度、风速、距离BGA封装器件的高度能够调节。
4、如权利要求2所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤b2进一步包括：
当所述BGA封装器件的所有焊点同时熔化时，采用吸咀方式将所述BGA封装器件从已组装的印制电路板上拆除。
5、如权利要求1至4中任一权利要求中所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤b还包括：
b3、判断需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件是所述已拆除的BGA封装器件还是其他BGA封装器件；
如果需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件是所述已拆除的BGA封装器件，对所述已拆除的BGA封装器件进行植球，到步骤b4；
如果需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件是其他BGA封装器件，到步骤b4；
b4、对所述印制电路板上的表贴焊盘进行清理。
6、如权利要求5所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤b4具体为：
清除所述印制电路板相应焊盘上原有的焊锡，且清洗焊盘的助焊剂。
7、如权利要求1至4中任一权利要求所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤c具体为：
确定需要重新组装在所述印制电路板上的BGA封装器件的与所述其他器件连接的管脚，并在所述确定的管脚上焊接引线。
8、如权利要求7所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤c还包括：
将所述焊接后的引线和所述管脚使用粘合物质固定。
9、如权利要求7所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述引线的线径根据BGA封装器件管脚脚间距确定；
所述引线与BGA封装器件管脚接触部分导电；
引线除所述与BGA封装器件管脚接触的部分外，其余与所述BGA封装器件接触的引线表面绝缘且耐高温。
10、如权利要求1至4中任一权利要求所述的一种通过球栅阵列(BGA)封装器件管脚返修连接其他器件的实现方法，其特征在于所述步骤d进一步：
根据所述与引线连接的BGA封装器件的种类在所述BGA封装器件及所述印制电路板上的相应焊盘上施加相应的焊料和助焊剂；
对所述印制电路板中相应的组件和所述BGA封装器件加热，并将加热温度在PEAK温度区停留预定间隔；
且所述步骤e进一步包括：
检测所述BGA封装器件的焊接状况；
在与焊接状况符合要求的BGA封装器件连接的引线上焊接所述其他器件。
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