高密度PCB组件返修新工艺研究

电子产品功能向着智能化、网络化、集成化的方向发展，然而体积却是越来越小，因此，需要充分利用PCB板面空间，缩小元器件之间的间距，增加单位面积内元器件数量，使用体积更小、集成度更高的CSP器件，焊球直径从0.76mm降到0.2mm，球间距从1.27mm降到0.4mm。在传统工艺下，考虑返修空间，要求CSP器件周围2.0mm范围内不允许布设元器件，但是在高密度PCB上，2.0mm空间弥足珍贵，CSP、BGA与周围器件的间隙也不会大于1mm，这为CSP器件返修带来挑战。

传统的返修工艺是在PCB焊盘上印刷焊膏，再贴装器件，回流焊接，在PCB焊盘上印刷焊膏，需要使用钢网，要求CSP与周围器件之间的间隙大于图2中A（在2mm~4mm之间）的尺寸，显然，在高密度PCB上做不到，钢网与周围器件存在干涉，因此，需要采用新的返修工艺。

本文对在CSP器件焊球上印刷焊膏的返修工艺进行研究，避免了钢网与PCB上被返修CSP周围器件干涉的问题。

一、高密度试验板与CSP器件

高密度PCB尺寸为233mm×160mm×1.6mm，双面贴装元器件。为防止焊接后翘曲，两面焊盘采用镜像对称设计。板上包含BGA器件，焊球间距为0.4mm的CSP器件，引脚间距为0.5mm的QFP器件，01005器件、0201器件、0402器件，元器件之间的最小间距为0.15mm，最大间距为0.4mm，单面有42660个焊盘，平均焊点密度达到114点/cm2，最大密度达到120点/cm2。

CSP器件焊球直径0.2mm，焊球中心距0.4mm。采用返修站解焊，按照普通BGA器件方式即可解焊，但是解焊后PCB焊盘上有残留的焊锡，由于CSP器件间距小，焊球直径小，对平整度要求高，残留焊锡会影响平整度，出现虚焊的情况；另一方面，CSP与周围器件间距小，无法用返修钢网在PCB焊盘上印刷焊膏，因此需要采用在CSP焊球上印刷焊膏。

二、CSP器件返修新技术研究

1、新返修工艺流程

CSP器件返修流程：准备→解焊器件→清理焊盘→CSP焊球上印刷焊膏→焊接→清洗

2、新返修网板设计

为实现在CSP焊球上印刷焊膏，需要设计合理的钢网，如果按照普通返修钢网开孔要求开孔，即按照焊球直径开孔，开孔太大，焊球会填满钢网开孔，焊膏无法漏印在焊球上，焊球顶部距离钢网印刷面应有一定的距离。

3、器件上印刷焊膏

为实现印刷，需要保持钢网与CSP器件不发生相对位移，钢网开孔与CSP焊球需要对准，应用BGA器件植球机实现上述功能。

钢网固定在上模上，通过左右两侧的螺钉将钢网固定住，CSP芯片固定在上模上，使用上模定位，然后将上模倒扣在基座上，开启基座的真空发生器，旋转上模的调节杆，释放芯片，基座吸住芯片，芯片由上模转移到基座上，使芯片不发生移动，芯片固定好之后扣上上模，CSP芯片焊球与钢网开口一一对应，通过基座将CSP芯片推高，与钢网接触，就可以印刷焊膏了。

第一次试验采用激光加工钢网，由于钢网开口只有0.17mm，激光加工钢网焊膏的漏印均匀性不佳。激光加工钢网，钢网开孔是采用激光切割出来的，孔壁较为粗糙，在开口小的情况下，焊膏不能完全漏印，容易造成开孔堵塞。

为降低钢网开口的粗糙度，提升焊膏漏印率，采用FG+纳米钢网，即采用FG不锈钢，开孔部位晶粒更细，降低激光切割的粗糙度，再涂上纳米涂层，填充缝隙，降低焊膏在钢网的结合力，左边普通钢网与右边FG纳米钢网的比较，水在普通钢网上能很好地润湿，看不到水珠，在FG钢网上水不能润湿，形成了水珠。使用FG纳米钢网印刷，焊膏漏印良好。