无论采用的是有铅还是无铅工艺，针对的是常规 还是阵列封装器件，返修的主要步骤 （除焊、 拆片、清洗和重装）基本上是相同的。返修行 内人士对这些都非常清楚，并备有完善的文档说用，不必 在这里多说。因此，本文的重点将放在加热方面（这也是 无铅返修带来的最大问题），以及如何更好地对大尺寸双面PCB 上的阵列封装件进行返修。

课题

更高的温度
含铅焊料的熔点在183OC，回流焊温度范围为210- 220OC；而最通用的无铅SAC焊料合金的熔点在217OC， 回流焊温度在235-250OC之间。这个温度范围非常接近元 器件的耐温上限。例如，裸片的IPC上限为260OC，这对某 些元器件厂家来说已经太高。工艺窗口显然比过去更加窄 小。与此同时，若要避免出现诸如电路板翘曲，元器件熔 化，开路、短路、桥接，电路板分层，产生气孔，甚至元 器件损坏之类的缺陷，就必须精确地设置和控制工艺温度 曲线（比如回流温度、升温速率、保温时间和温差）、加 热器尺寸及位置。现在的焊接需要更高的温度，而且，无 铅焊料必须加热到至少230OC来确保焊接点的可靠性。由于 工艺温度有 +/- 5OC的容差，因此温度至少要达到235OC (或 按iNEMI标准达到245OC)， 才可得到可靠的焊点。

BGA封装体损坏
在这样的温度下进行返修焊接，最大的困难之一是如 何做到被返修BGA封装体（通常是由耐温程度有限的塑料 制成）保持在一个相对较低的温度。对于大尺寸的BGA， 高温会使封装体的角部向下扭曲（这是造成桥接缺陷的一 个主要原因），使元器件很难被正确地焊好。造成这种情 况的原因可能是使用了劣质BGA基板材料。有些元器件生 产厂家尚未针对无铅温度改造其原来的有铅封装工艺，只 是简单地用无铅焊料进行植球；抑或是在向真正的无铅封装切换时，提供廉价的过渡性产品。

温差
返修时要考虑的另一个因素是板卡上不同部件之间的 温差（即ΔT）。具有严格工艺控制的好的返修工艺，能确 保被返修的焊球间的温差接近5OC但不超过10OC。同样地， 为了避免板翘曲以及可能带来的可靠性问题，有些厂家专 门规定整块板上的温差要小于7OC。

升温速率
时间就是金钱，而且产出率越高，利润率就越高。这 无论对于返修还是制造的其它任何环节都是真理，因此， 回流处理越快越好。这样就会迫使返修人员提高无铅焊料 的升温速率，部分原因是因为目标工艺温度提高了。降温速率也会更快，这是为了确保处于熔化温度和峰值温度的 时间尽可能短。工艺控制在这里仍然是关键。

加热器和空气温度
在对阵列封装器件加热时，对流式（通过一个热风喷 嘴）加热器比热传导方式加热器更实用，因为其见效快， 而且可使整个组件和封装体逐渐升温。

另一个重要因素是加热器相对于PCB的大小和位置。 如果热量仅集中在待返修的区域，基板的温度将大大超过其可承受限度，而PCB的其余地方还是冷的。这样就会造 成PCB产生翘曲，使板上的连线承受应力，同时，非常高 的局部温度会使PCB上的阻焊膜起泡。

为了避免这些问题，加热有铅PCB的标准方法不只是 加热待返修的BGA，而是用最大可达220OC的热风对整个 PCB加热，使其达到回流温度。这样，元器件表面温度可 能会达到190OC 至200OC，而焊料将达到220OC。

不幸的是，由于某些原因，有些公司在付出代价后发 现，这种方法不能用于无铅PCB，因为提高热风温度会引 起灾难性的后果，尤其是对板的背面。这是因为背面与正 面一样都有敏感的元器件和连接器。这些元器件的塑料部 分会会变形和损坏，需要额外进行返修，或是它们的引脚 也可能会部分/完全回流；由此导致元器件和连接器的焊点 被拉长、下垂，或变形，甚至从板的背面脱落。正是由于 存在这样潜在的产生缺陷和损坏的风险，当完成返修后， 应像对待正面的元器件一样，检查背面的元器件是否有烧 坏、退色和变形的情况发生。

有些返修人员为了避免这种风险会从背面将无铅板预 热到一个远低于熔点（217OC）的温度，然后再直接从正 面加热，直到形成回流。虽然这比完全不预热好，但为了 使其下面的焊球全部融化，BGA还是要暴露在超过其可以 耐受的极限温度下，从而带来热损坏的风险。

有BGA器件双面板的最佳工艺温度曲线
考虑到上述种种问题，在对大尺寸双面板上的阵列封 装器件进行返修时，需要精心设计能够持续受控的工艺温 度曲线，使得足够大的回流装置能够容纳并支持PCB不产生 形变；并有足够的功率快速预热整块电路板；而且在准确的时间和温度范围内仅对被返修的部分进行回流。

当然，对具体的电路板来说，最佳的温度曲线将取 决于其尺寸、质量、元器件类型和密度。例如，对于装有 BGA阵列封装器件的大尺寸双面PCB来说，必须有一个预 热段；使用大型的阵列加热器从下面将整个组件加热到某 个低于焊料熔点的温度，理想温度为190OC。预热到这个温度后，将板下面的大型加热器关闭，再使用集中在BGA返 修部位的上下两面的热喷嘴将温度加到回流温度，并保 持一个很短的时间段。由于有预热段，就可采用温度较低 的热风来达到最终的工艺温度。这样就能大大降低了对 BGA、封装体，以及周围阻焊膜热损伤的风险。

此外，将PCB其它部分的温度保持在较低的190OC- 200OC范围，返修部位的温度就能快速、轻易地返回到安全 温度，避免电路板局部形变的风险。而且，由于PCB其它 部分的温度保持在熔点以下，背面器件损坏的风险也会降 低，回流焊也只针对所需部位进行。采用这种方法还有可 能使整个电路板范围内的温差保持在非常小的范围内。

结论
经验、耐心和大量的反复试验已经为双面板的离线 返修工艺勾画出一个轮廓，并利用专用软件对优化具体 产品工艺温度曲线提供了很有价值的基础。

精度和速度是成功、高效返修的关键，仅使用简单 的硬件“提高温度”通常是不够的。返修设备的功能必 须足够强大，可在无铅工艺所需的较高温度下轻松、精 确地工作；同时，闭环反馈机制和专门的控制软件对提 高阵列器件的返修质量、加快返修速度和降低成本也越 来越重要。

图1

图2