变形--做BGA不可避免的话题

会员3847

变形成了做BGA不可避免的话题，有数不清的次数被人提及，但认真的分析和实验数据却并不多(包括本人也无数据可以提供)。

其实笼统地说PCB变形也无非分为PCB软化前的变形和软化了的PCB的变形而已。

PCB变形的基本原理：
1.PCB软化前的变形：当温度没有达到PCB软化点以前，PCB是刚性的，这个时候应该是热胀冷缩器主导作用，加热时温度高的一面膨胀得更多一些，例如PCB预加热的一面发生的膨胀更厉害一些，从而是的PCB上翘。从芯片的位置看起来就下沉了，这时芯片和PCB的重量不是主要因数，因为PCB保持有很好的刚性，这个刚性本身足于支撑芯片和PCB的重量。这个时候有没有支撑架影响也不大。决定的因数是PCB两面的温差。PCB本身导热性能并不好，快速加热必然引起PCB两面的温差加大，也就是加大了PCB翘曲的严重程度。解决的办法可以是两面同步加热或者减缓温升速率。两面同步加热对于目前的BGA机结构来说是不现实的，所以只有减缓温升速率这个办法了，这个办法不能完全消除变形只能减小变形，因为非对称加热不可能完全消除温差的存在，只能减小温差。
可以做一个简单的试验来证实这一点：用一块平整的铁板，放到电陶炉或者光波炉的玻璃炉面上，未加热时铁板与炉面紧贴，可以稳稳地放在上面，然后快速加热，这时轻轻一拨铁板就可以转动，说明铁板已经上翘了。注意的一点是铁板比PCB导热要好多了，但是仍然不能避免。进一步的试验可以缓慢升温，看能不能减少变形的程度。

2.PCB软化后的变形：PCB软化了，对PCB本身和芯片失去了支撑力，在重力的影响下下沉，这个结果读者自己可以想象，不需要我多说的。解决的办法也只有给予能够抵消重力影响的刚性支撑。多点支撑可以抵消大部分重力影响，但也不可能完全消除。完全支撑对于带有元件的PCB来说大多数情况下不大现实。

3.联合变形：PCB软化前温升过快，软化后没有支撑的情况下，前期膨胀变形加上后期的重力下沉可能引起严重的变形，重做BGA往往失败。


问题：
1.可否快速上加热，使PCB背面没有失去刚性前就取下芯片？
个人认为这个做法比较冒险，因为要快速上加热必定需要比较高的温度，而芯片核心离开加热源相对比较近，很可能在能够取下芯片前已经损坏芯片。
2.背面单面加热重做BGA是否可行？如果温升比较缓慢，可以在不导致严重变形的情况下重做BGA，但所需要的时间会比较长。因为PCB热传到性能不佳，而焊锡熔化需要一定的温度和热量，加热温度又因PCB的特性不能过高。如果芯片上罩一个保温罩可以使时间减少，但仍然需要较长的时间。

从上面的基本原理我们还可以提出许多的问题，我们也可以自己来回答这些问题。当然更欢迎提供定量的实验数据。
本人所学与热力学无关，只是从观察到的一些现象在这里谈谈自己的看法，不妥之处欢迎拍砖。

会员2536

张老对这方面的研究可从来没停止过，你的这种精神一直是我要学习的。俗话说的好，活到老，学到老。
对于过内用于个人（店铺）维修的BGA机器，这方面的解决办法好象千变一律，就是尽量减少上下温差，但都忽略了一个关键因素，PCB板本身的问题。
目前普遍采用的都是 上热风  下热风+红外的方案，这样的机器制作比较简单，对温度的控制相对 上下红外的机器来说要简单，也比较容易。
但我发现很多机器只考虑到重力对PCB板的变形问题，可以从PCB板的支撑支架看出。这样可以有效的解决PCB下沉的问题。
为什么不考虑PCB会往上凸起的问题呢？个人认为应该考虑上加热部分对PCB板的有一个下压的作用力，配合下热风嘴的向上的作用力，使BGA部分保持在一个水平状态。

我讨论的只针对BGA收热部分周围的变形问题，至于其他部分的变形，暂时还没考虑到。

会员351457

工厂怎么做的BGA没有变形呀，是不是他们的回流焊是很大的机器，主板是在密封的机器里面的做的BGA

会员130

现国内BGA返修系统做PCB返修时产生变形的原因在错误地应用了红外发热砖和调控程序.底盘温度与上下温相差太大产生!

会员6192

做BGA变形与PCB的厚薄、芯片所处的位置有很大关系

会员130

通过加多外支撑点意图改良变形问题也不可取,热膨胀的力是很可怕的,是解决不了面积大的PCB变形,反而会产生外力型的变形.

会员130

现有的BGA返修系统如果发现变形程度超出国标范围的就要对机器的底盘调整结构和程序.

会员41229

张老师提出的问题普遍存在，　目前，高端的BGA返修台都用红外加热。
两种BGA的加热原理完全不同，这是不是一定程度上说明，主板变形跟控制主板的升温速度、预热时间、预热面积有很大关系呢？
夹具好像没什么大的讨论了。

会员259017

楼主的钻研精神让人敬佩。PCB是多层电路板，单面加热由于各层的温度不一样，这是造成PCB变型的主要原因。

会员458381

以下个人意见，
本人用的是基地的CF150，，最便宜的那款机型，，
在做BGA时，当碰到板子变形时，那么我会松掉两边的夹具，让PCB顺其自然两边弯曲，然后，下面本来有支撑的4角，也放开，让PCB自然的变化，
实践中发现，在没有加热的时候，两边拉住或两边夹紧的话，板子加热的那片，也就是芯片那个部分，加热到100度以后，不是向上就是向下变形，
如果用下面顶住两边拉或两边夹住，都不能做成功，，，而当两边都放松，下面也不顶住，让PCB随温度的变化而变化，却能做成功！
其中做一片P43的北桥，做了N次没成功，最后，让板子自己变形，居然成功了！
当然，这个前提是，板子变形的程度不是很严重，而且板子在常温下是不变形的，一加热才变形的那种

如果变形很严重的就没办法了，因为变形后，如果芯片4角都是贴住PCB，而中间还向下变形的话，这种方法就不能成功！

以上只是实践中得出的，，变形不严重的可以用这个方法试试，，，由于做得BGA量不是很大，所以基本上没有碰到很严重的变形的！！

会员130

高端的工业级BGA返修系统是三温全热风或三温全红外.

底盘温度曲线控制是同步上下温度曲线!  接近回流炉作业过程. 目的是减少PCB变形.
抑制PCB返修时的变形,其实是并不复杂, 都是热膨胀力的问题.  

会员218163

现在好多BGA在下风嘴上设计了支撑，不知道有无做用？

会员538362

学习时用过zhuomao的BGA台，两温区的，只有一次是取桥的时候料板严重变形，其他时候未见或者轻微不易发现的变形。那块板变形严重究其原因，一是两边的夹子没夹紧，二是下部的支撑螺柱没有完全顶住主板。个人看法，板子要平放，夹子要夹紧，下部的支撑一定要到位尽可能环绕在要取的芯片四周，但是不要让支杆挡住芯片的投影区域