BGA焊接及BGA植珠工艺流程解说

BGA焊接及BGA植珠工艺主要应用在电子行业,比如电子产品的生产部门的BGA焊接流程以及维修部门对BGA芯片的维修时采用的植珠工艺、在电子产品维修方面也会才用到BGA焊接与植珠工艺,比如电脑的主板、显卡的维修。

那工厂的BGA焊接与市场维修时人们所采用的BGA焊接及植珠方面有哪些差异呢?下面穆童就带大家一起来了解一下:

工厂的BGA焊接工艺流程

专业的电子产品生产企业都有专门的部门来对精密电子产品进行焊接,通常这个部门都成为“SMT”,即为“表面贴装”。通常SMT部门是封闭式的无尘车间(根据产品精密度及产品特性会有不同标准),而他们的BGA焊接工艺也是很先进的,有不同功能的机器采用的流水线工作方式将速度与质量很好的结合在一起。就穆童的了解来看,主要有一下三类机器:

焊膏机

焊膏机通常被安放在流水线的最前端,它负责对PCB线路板上需要进行原件焊接的部位(通常称为焊点)进行上锡(当然,这个上锡只是将焊膏涂抹在焊点上)。通常较为精密的电子产品的这个生产过程都是由全自动或者半自动焊膏机进行的(比如我们的电脑主板、显卡)。作为BGA焊接的重要步骤,锡膏的印刷质量将是影响日后对BGA植珠概率重要因素之一。这一步完成后PCB就流送到贴片接了。

贴片机

贴片机属于机电一体化的高度精密机器(不是一般国家能做出来的),国内使用的此类设备几乎全部依赖进口,较为高端的有从德国进口的西米子系列(有单轨、双规,售价数百万),还有日本进口的雅马哈贴片机、富士贴片机以及松下贴片机(松下较老,国内一些小型企业使用的部分产品甚至是30-50年前日本生产的,但即便如此老的设备以中国的机电一体化水准也属于先进的了)等。

贴片机在接到焊膏机传送下来的PCB后就会拾取送料器里面的BGA芯片(对于小的BGA可以用大号“飞达”,对于较大的BGA芯片则要用到托盘)。贴片机在加到传送带上的PCB板后对其进行摄像定位(0.2mm级别),然后通过吸嘴将BGA吸取后,再对BGA进行摄像定位以防止吸取异常,确认无误后吸嘴下探将BGA贴放在被锡膏印满焊点的焊接位上,然后流送到下一工序:回流焊。

回流焊

回流焊的作用是将PCB上面的焊膏固化,以便让上面的BGA牢牢的焊接在焊点上,回流焊机器为了达到这一点常常采用数道温区,而为了使得流水线顺利流通的必然因素,所以回流焊设备往往也是SMT部门体积最大的设备了。

其中焊膏机、贴片机都是有人专门操作员的,而回流焊只是加热的设备,不需要供给,所以一般在开始生产的时候调节好就可以了。这么一个流程下来基本上就将BGA芯片完好的焊接在了PCB上了。后面剩下的就是检测流程等等。以上便是电子企业生产部门对BGA焊接所采用的工艺流程。

维修时采用的BGA焊接工艺

很显然,上面的一台设备就要价数百万,这对于维修部门来说是难以承受的,特别是对于个体经营的维修部门更是天文数字。而且维修由于是不同于批量生产,也不需要那么复杂的设备,因为有时候调节设备的时间给你就能完成任务甚至更短。那么我们是如何对BGA进行焊接的呢?

说实在的,这个方法比较难受说,但通常主要的就是热风枪、BGA维修台(或称BGA返修台),一般对于较小的BGA芯片我们只需要在PCB板的焊点位置上涂抹助焊膏,然后目视将BGA放好(通常PCB上都有定位用的丝印线),对于较大、焊点较为密集较小的BGA芯片则需要借助BGA返修台进行定位了放置了。这里一个很大不同就是没有涂抹焊膏,不过没关系,因为BGA芯片的焊点上是有突出的锡珠的,我们通过热风枪或BGA返修台对PCB直接进行加热(一定要注意掌握温度,对于使热风枪的维修人员来说更甚),BGA上的锡珠被加热之后就会融化然后便将PCB的焊点与BGA的焊点焊接在了一起。这样就有完成了BGA焊接工作了。

BGA植珠工艺

未完待续……

 

PCB

谈谈RC复位电路不稳定

由于本人是新手,这又是第一块板子,所以,不仅封装上出了问题,布局也出了很大的问题。当然,我画的只是一块简单的板子,工作环境要求很低,信号频率也不高,也没有什么大问题。封装上是仅仅对各种接口的尺寸出了偏差,偏信了淘宝上的参数。不过,已经解决。现在,我这里有一个普遍存在的问题,当使用RC复位电路会出现的不稳定现象。

RC复位电路,说白了,就是一阶零状态响应,us=US(e的负RC分之T),很容易计算出应该选取的电容电阻,除此之外,有很多人在电阻上并联4148(快速开关二极管),利用这个二极管使掉电一瞬间对电容进行快速放电,以适应开关频繁操作的现象。想要了解的人,百度上搜一下RC复位电路即可知晓,就此不多言了。

谈谈RC复位电路不稳定,由于ARM复位是双复位(自己这么称呼,就是有两个管脚管理复位情况),于是,原理图上使用的是74HC244进行多个复位,但是不知道是由于PCB中分布电容或电源特性不稳定的原因,还是74HC244对RC复位电路产生了影响,毕竟74HC244不是高阻抗输入,因此,我的ARM板子复位相当不稳定,起初,我还以为是洗涤不干净的结果,后来发现,复位时好时坏,想来,与RC复位电路的不稳定性脱不了干系,毕竟RC复位电路是理想的,而PCB不是理想的,过孔、线宽、杂散参数影响可能较大,要避免这些影响,当然要高妙的布线技巧,可惜,我没有,我新手。我悔不该没有采取专门的复位芯片。

如今,虽然已经购买(淘宝发货当中),但不知是否为时已晚。(呵呵,没问题,能解决的,我相信我很LUCKY)。不过,还是值得一提,在51芯片的复位电路中,我一直采用的是RC复位电路,没有出现问题,但是51是高电平复位,而如今高级的芯片应该都是使用的低电平复位,因为这有利于系统的稳定性。可见,RC复位电路对于一般的复位电路还是没问题的(不一定要是高电平复位)。除了RC复位电路,还有其他几种复位电路,感兴趣的可以百度一下,进一步了解。

由于复位电路的稳定,纠结了一个多星期,俗话说,欲速则不达,诚然如其,一直想快快地弄完,好投入到新的学习中,可是由于这个问题,我几近快要放弃了,最后死磨硬拆地完工了。

话说前面,我认为是RC复位电路有问题,其实,可能不是,因为我用复位芯片时,也出现了振荡的现象,复位仍然很不稳定,经过百度,也在论坛里发过贴,不过这些东西,只有一些表面的现象,想要说清楚还真不容易,总之,用了很多方法,都没有找出问题所在,今天将电源管脚连接到了其他的地方,结果电路稳定了。由此可知,确实是复位芯片的电源管脚有问题。但是问题仍然不是很明朗。现猜测可能原因:

  1. 复位芯片所接电源处是经过了几个过孔,不知道是否有影响。(其实,我觉得影响不大,这个可能比较小)
  2. 未洗涤干净,造成了RESET脚与地有间接短路,或者VCC与地有间接短路。

其实,像我这种低速板还真没什么多的问题,不连接错,不短路,基本上就不会有问题。从这件事,与其他很多事,我想说说自己的感觉:其实,一个人不管干什么,除了需要一点点悟性(这个,基本上每个人都有),更主要的是看一个人是否耐心或者细心,我发现自己真的不够耐心和细心,(是不够,不是没有)。

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PCB

我对PCB设计浅薄认识——这是一门艺术

今天电路终于稳定了,完成了小目标中的一小步,第二步还不及跨出,但是,有必要把上次的结论推翻一下,便接着后面写了。

接触电子的时间不足一年,作为一个新手,也是一个菜鸟,我从不敢妄想,自己水平有多高,也未质疑和鄙视过电子某一方面的任何意义,只觉这不足一年的时间里学习的知识,只是浩瀚的海洋中一滴浑浊的水,自己并没有把知识理得很清,而且了解的很浅薄。

学完单片机,照着TOWIN的原理图焊接了一块板子,尽管数码管、1302、18b20等都正常工作了,然而却连理解都谈不到,当写完1302的程序时,我还以为这些东西就是看英文资料+写程序,这全起缘于我对电气特性的不理解,粗俗地作为一个程序员来看待单片机。可我就是如此肤浅的人,不求甚解,然,又学习了PCB,用的软件是AD。

用AD画完自己的51板子,可搞笑的是,我连电源线怎么接都不知道,从别处学来的知识永远不能照搬于自己所处的情景。那时,可能为了考计算机二级和四级,我就没找弄电子方面的。中途乱七八糟地不知道在干什么。

前段时间,突然想自己画块ARM的板子,于是我就开始动手了,一边画一边问,最开始是在淘宝上买材料,并不清楚电阻电容等等的封装选取,在网上查了资料后,又问了古老师,并且还问了一些原理图的问题。但是问题不止于此,当然最后还是做出来了。关于效果如何,请听下文分解。

当时,就关于加泪滴和铺铜,我在网上查了资料。在ARMjishu论坛一个沉了底的帖子,我看到许多人就是否要加泪滴与是否要钝角线进行了激烈地探讨,我更加发现自己的浅薄。但实际上,我并没有浅薄,因为我没有鄙视过PCB这门艺术。AD是一个软件,然而布线、布局觉得需要大量实践的经验以及审美水平,而关于元器件的封装选取、杂散参数是否要计算,在高频PCB中更是一门大学问,我敢说,这学问大到我们学校的老师没有一个知道的很清楚,也许有人做出来的能用,但是很可能不稳定,并且很多时候,大家都不知道为何要这样做,这样做的原因是什么。就比如:直角走线、加泪滴、铺铜。

很多工程师看见别人的PCB没加泪滴、没铺铜、走了直角,就骂别人垃圾。其实他们也许完全也不知道为何要这么做,当然,他们也有自己的理由,认为直角线会反射信号,可是他们其中几乎没有人做过实验或者定量计算过这种事情发生的概率,或者说是对整个PCB的影响。在ARMjishu论坛里,有个人就这件事,提到国外某本权威著作谈到:那位作者做过深入计算,发现直角走线对信号是有反射,但就在不是非常高的频率下,反射的影响并不是太明显,与其注意直角走线,还不如注意其他地方。他们对铺铜一事也进行了探讨,并不是所有的板子都一定要铺铜,能不铺的,反而最好不铺,铜铺的不好,整个板子都会报废,以及某些参数可能会超标。

另外,还有一份资料,提到涤纶电容和独石电容的问题,里面并没有谈论出个所以然,一位研究生说,他们老师喜欢用独石电容,所以他也用独石电容,他的老师也不并不清楚各种真由。还有一位网友谈到:其中,过孔在高频信号中会产生15PF的电容效应。关于这一点,我说说自己的看法:过孔有大有小,内外径各不同,不可能统一概之为15PF,但就是否会产生电容效应,倒是个值得探讨的问题。

所以说,PCB并不是一个简单的事,PCB是一门艺术,能画高频PCB的人,无疑必须熟知如何选取元件封装、如何布局,另外还要对某些区域作特别处理。

其次,就PCB工作的范围而言,有些恶劣的工作条件下,还要注意抗热、抗振等等处理。

这些统统说明要真正画好PCB,并非是一朝一夕的事,也并非一个简单的事,一个人并不能因为自己找不到钱就鄙视有钱的人,并不能因为自己画不了很好的PCB,就认为PCB简单,这是肤浅的、浅薄的。PCB是一门艺术,不是为浅薄的人能了解的!

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电脑知识和技术文章

熟悉笔记本主板工艺,如PCB层数、蛇形布线采用电容等

层数的区别

笔记本计算机的主板除了在芯片组方面和台式电脑有区别外,主板的结构工艺和台式电脑也有很大区别,也是影响笔记本计算机稳定的重要环节。笔记本计算机的主板工艺也采用多层的印刷电路板,台湾地区的一些主板厂商大多采用6~8层PCB板,而欧美的厂商一般为了性能的稳定多采用10层PCB。主板的层数越多,制造成本就越高,但稳定性会得到大幅度的提升。

多层设计的利弊

所谓多层电路板,就是把两层以上的薄双面板牢固的胶合在一起成为一块组件,这样结构及适应了复杂的电路设计,又改善了信号特征。如此一来电路板的体积缩小了,成本也就相应降低了。其中的电源线路层和地线层深埋在主板的内层,不易受到电源杂波干扰,尤其是高频电路,可以获得较好的抗干扰能力,PCB表层一般为信号层。

PCB的多层设计带来的最大问题就是难以修理,如果在安装主板的过程中过度弯曲,可能会破坏其中隐藏的铜导线,造成主板故障。另外,由于笔记本电脑主板有很多比台式电脑主板精致的电阻电容,如SMT贴片式元件盒DIP插接元件,应采用波峰焊接或表面装配来连接插件以确保质量。

笔记本主板布线和电容

笔记本计算机主板的电容和布线十分重要。一块优秀的i笔记本电脑主板在其CPU插槽附近必定使用大量胆电容(贵东西),这样会让其输出的电流更加纯净、稳定。PCB在布线方面,大家尝尝可以在主板上见到很多蛇形布线,其主要作用是保证各条线路的长度一致,减少主板在工作时信号产生的电感量相互产生干扰。质量可靠的笔记本计算机主板板面平整,小电容等元件没有被压倒或明显变形的痕迹,小电容、小电阻等元件安装方向有序排列整齐,铜箔搭线光滑平整无毛刺,焊点均匀。

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全面认识电脑主板线路板

带你全面认识电脑主板线路板(PCB)板

主板(线路板)是如何制造出来的呢?PCB的制造过程由玻璃环氧树脂(GlassEpoxy)或类似材质制成的PCB“基板”开始。制作的第一步是光绘出零件间联机的布线,其方法是采用负片转印(Subtractivetransfer)的方式将设计好的PCB线路板的线路底片“印刷”在金属导体上。
这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的铜箔,并且把多余的部份给消除。而如果制作的是双面板,那么PCB的基板两面都会铺上铜箔。而要做多层板可将做好的两块双面板用特制的粘合剂“压合”起来就行了。
接下来,便可在PCB板上进行接插元器件所需的钻孔与电镀了。在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后,孔璧里头必须经过电镀(镀通孔技术,Plated-Through-Hole technology,PTH)。在孔璧内部作金属处理后,可以让内部的各层线路能够彼此连接。
在开始电镀之前,必须先清掉孔内的杂物。这是因为树脂环氧物在加热后会产生一些化学变化,而它会覆盖住内部PCB层,所以要先清掉。清除与电镀动作都会在化学过程中完成。接下来,需要将阻焊漆(阻焊油墨)覆盖在最外层的布线上,这样一来布线就不会接触到电镀部份了。
然后是将各种元器件标示网印在线路板上,以标示各零件的位置,它不能够覆盖在任何布线或是金手指上,不然可能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。此外,如果有金属连接部位,这时“金手指”部份通常会镀上金,这样在插入扩充槽时,才能确保高品质的电流连接。
最后,就是测试了。测试PCB是否有短路或是断路的状况,可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷,电子测试则通常用飞针探测仪(Flying-Probe)来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确,不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。
线路板基板做好后,一块成品的主板就是在PCB基板上根据需要装备上大大小小的各种元器件—先用SMT自动贴片机将IC芯片和贴片元件“焊接上去,再手工接插一些机器干不了的活,通过波峰/回流焊接工艺将这些插接元器件牢牢固定在PCB上,于是一块主板就生产出来了。

电脑主板

PCB印制电路板是所有电脑板卡所不可或缺的东东。它实际是由几层树脂材料粘合在一起的,内部采用铜箔走线。一般的PCB线路板分有四层,最上和最下的两层是信号层,中间两层是接地层和电源层,将接地和电源层放在中间,这样便可容易地对信号线作出修正。而一些要求较高的主板的线路板可达到6-8层或更多。

电脑维修知识库®提醒:如果线路板上没有元件,只是一块空板,那么它的英文名称是“PCB”,而如果上面哪怕是有一个0603的小电阻它就不是PCB了,这时它的英文名称是“PCBA

另外,线路板要想在电脑上做主板使用,还需制成不同的板型。其中AT板型是一种最基本板型,其特点是结构简单、价格低廉,其标准尺寸为 33.2cmX30.48cm,AT主板需与AT机箱电源等相搭配使用,现已被淘汰。而ATX板型则像一块横置的大AT板,这样便于ATX机箱的风扇对 CPU进行散热,而且板上的很多外部端口都被集成在主板上,并不像AT板上的许多COM口、打印口都要依靠连线才能输出。另外ATX还有一种 MicroATX小板型,它最多可支持4个扩充槽,减少了尺寸,降低了电耗与成本。