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9 formas de conseguir soldar BGA en PCB en el montaje SMT

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Soldadura de BGA – Preparación antes de soldar

Soldadura de BGA El primer paso es elegir un acabado superficial adecuado. El acabado tiene que ser compatible con un proyecto próximo o con los requisitos de un producto. Aunque hay muchos acabados superficiales disponibles, algunos de ellos pueden exigir superficies sin plomo.  Entre ellas se encuentran la norma RoHS, la OSP sin plomo o la ENIG sin plomo.

Después de elegir el material adecuado para su proyecto, debe asegurarse de almacenar las placas de circuito impreso de forma correcta. Una mala manipulación y almacenamiento puede acabar arruinando sus placas de circuito impreso.

Por ello, es aconsejable almacenarlos en un contenedor con barrera contra la humedad. El estuche debe contener una tarjeta sensible a la humedad para avisarle de la humedad que hay en la bolsa. Con la tarjeta sensible a la humedad, podrá conocer los niveles de humedad necesarios.

Una vez que tengas todo bajo control, puedes pasar al segundo paso.

Soldadura de BGA 2

Limpiar a fondo la PCB

Ahora que tus tarjetas están en las condiciones adecuadas y listas para la soldadura BGA, debes asegurarte de que las PCB se limpian a fondo o se hornean. El horneado garantiza la erradicación de la humedad, que más tarde podría dar lugar a defectos de soldadura. Por lo tanto, debe asegurarse de limpiar a fondo las placas de circuito impreso antes de emprender el proceso de montaje.

Si las placas de circuito impreso están sucias, se corre el riesgo de encontrar defectos en las bolas de soldadura BGA. Entre ellos se encuentran la soldadura en frío, el desplazamiento, los huecos y los puentes. Durante el almacenamiento y el traslado, sus placas de circuito impreso pueden acabar cubiertas de suciedad. Para asegurarse de que todo sale como está previsto, asegúrese de que sus placas están limpias antes de comenzar el montaje. En la mayoría de los casos, muchos montadores confían en los limpiadores ultrasónicos.

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Preparación de BGA para la soldadura de BGA

Dado que los BGA son en cierto modo sensibles a la humedad, hay que asegurarse de mantenerlos en un entorno seco. Los encargados de manipularlos deben ajustarse a las rigurosas operaciones necesarias para evitar que los componentes se dañen. En general, sin embargo, estos componentes deben mantenerse dentro de armarios antihumedad. Las temperaturas deben oscilar entre 20℃ y 25℃ y una humedad de aproximadamente el 10%.

Como se ha señalado anteriormente, es necesario hornear los componentes BGA antes de iniciar el proceso de soldadura. En este caso, los fabricantes deben asegurarse de que la temperatura de soldadura no supere los 125℃. De lo contrario, podría producirse una estructura metalográfica no deseada. Una vez más, la precaución es esencial aquí, ya que si la temperatura es baja, se hace difícil deshacerse de la humedad.

Por lo tanto, es esencial hornear los componentes antes de emprender el montaje SMT. Garantiza la eliminación de la humedad en el interior del BGA. Además, los BGA necesitan unos 30 minutos de enfriamiento después de la cocción y antes de entrar en la línea de montaje SMT.

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Soldadura de BGA, soldadura con tecnología de reflujo

Normalmente, el paquete de montaje de BGA es el mismo que el montaje SMT. En primer lugar, la pasta de soldadura se imprime en un conjunto de almohadillas de una placa de circuito impreso mediante la aplicación de una plantilla o flujo en la almohadilla. En segundo lugar, se introduce el equipo de recogida y colocación para alinear los componentes BGA en la PCB. A continuación, se someten los componentes BGA a un horno de soldadura por reflujo. La soldadura con tecnología de reflujo es un proceso complicado que implica un par de fases, como se destaca brevemente a continuación:

1. Fase de precalentamiento: esta fase suele estar compuesta por entre 2 y 4 zonas de calentamiento. Aquí, las temperaturas pueden llegar hasta 150℃ en menos de 2 minutos. Por esta razón, no hay casos de salpicaduras de soldadura o una base sobrecalentada.

2. Fase de remojo – aquí, el objetivo es lograr la fusión en caliente, algo que hace que las juntas de soldadura sean buenas.

3. Fase de soldadura – en esta fase hay que conseguir que la temperatura de las juntas de soldadura aumente hasta la temperatura de soldadura. Aquí, lo mejor es establecer temperaturas altas para que las juntas salgan como se desea.

4. Fase de enfriamiento: es el último paso de la soldadura con tecnología de reflujo. Contiene dos modos de enfriamiento: enfriamiento natural y enfriamiento por aire. Lo ideal es que la velocidad de enfriamiento esté entre 1 ℃ y 3℃.

Controlar la soldadura de la BGA

El quinto paso es asegurarse de controlar la soldadura durante la soldadura BGA. En la mayoría de las ocasiones, al soldar, la temperatura supera el punto de fusión, con lo que la soldadura se funde hasta hacerse líquida.

Pero para garantizar que todo salga como se desea, hay que controlar la soldadura de BGA. Esto se consigue manteniendo niveles de temperatura de unos 183 grados durante 60 a 90 segundos. Un tiempo demasiado largo o demasiado corto puede causar problemas de calidad al realizar la soldadura BGA. A veces, es posible que tenga que comprobar el mando de soldadura. La mayoría de ellos tienen un mando que, al girarlo, reduce el calor del soldador. De este modo, se controla la soldadura y se obtienen los resultados deseados.

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Inspección de BGA

Antes de lanzar sus productos al mercado, asegúrese de que la soldadura BGA se somete a una inspección exhaustiva. Si no inspecciona sus productos, existe la posibilidad de que produzca productos defectuosos. Estos productos pueden necesitar una costosa reelaboración, arruinando la reputación de su empresa. Lo mismo ocurre cuando se trata de la inspección de BGA. En el montaje de placas de circuito impreso, la inspección de BGA es un área que ha suscitado un gran interés desde la introducción de los BGA.

Debe quedar claro que no se puede llevar a cabo la inspección de BGA de forma eficaz utilizando técnicas ópticas.  Las juntas de soldadura que hay debajo de los componentes BGA no son visibles. Además, no es fácil probar las juntas de soldadura comprobando el rendimiento eléctrico.

La única forma satisfactoria de comprobar los BGA es mediante el uso de rayos X. Los rayos X han demostrado ser muy útiles para identificar las juntas de soldadura situadas debajo del paquete.  De este modo, ayudan a realizar una inspección detallada.

Pero los rayos X no son el único método que se puede utilizar.  Aunque los rayos X son uno de los métodos más eficaces, los diseñadores tienen otras opciones. Pueden optar por utilizar el escaneo de límites o las pruebas eléctricas para comprobar la calidad de la soldadura BGA. Por ejemplo, las pruebas eléctricas sólo revelan la conductividad eléctrica. Por otro lado, no comprueba el éxito de la soldadura BGA.     

Alinear el BGA con la placa de circuito impreso con precisión

El séptimo paso consiste en alinear correctamente el BGA con la placa de circuito impreso. Se trata de dos etapas. La alineación inicial, seguida del mantenimiento de la alineación durante el proceso de soldadura. Para conseguirlo, se necesita un equipo especial para operaciones en masa. Sin embargo, si necesita crear un prototipo, puede alinear manualmente. También se conoce como alineación manual.

Para asegurarse de que todo sale correctamente, tiene que marcar las placas de forma efectiva con algunas marcas de alineación. Estas marcas son preferiblemente de cobre. Además, hay que evitar el uso de pasta de soldar, ya que puede derretirse durante las tensiones musculares de la superficie. A la larga, puede dañar los terminales.

Una vez más, si está realizando una producción de gran volumen, puede ahorrar tiempo y costes si considera la alineación óptica. También es necesario invertir en máquinas especializadas con capacidad para alinear todo en la almohadilla de la PCB.

El mejor estándar de unión de soldadura BGA

Existen normas específicas para las juntas de soldadura BGA a las que debe adherirse si desea realizar soldaduras BGA en placas de circuito impreso durante el montaje SMT. Por ejemplo, las juntas de soldadura BGA que tienen cavidades provocan muchos fallos. Además, es probable que presenten otros problemas técnicos costosos a largo plazo. 

Por ejemplo, según las normas de soldadura BGA del IPC, si se trata de evitar las cavidades en la almohadilla, estos agujeros no deben ser un 10% más grandes que el área de la bola de soldadura. En otras palabras, los túneles en los pads no deben ser mayores del 30% en comparación con el diámetro de la bola de soldadura. Para garantizar unos buenos resultados, es posible que tenga que ceñirse a las normas industriales aceptables en relación con las juntas de soldadura BGA.  

Reconstrucción de BGAs

Como ya sabrá, es un poco complicado llevar a cabo el retrabajo de un BGA. Pero es más fácil si dispone de un equipo especializado. Sin embargo, si tiene que devolver su(s) producto(s) para su reparación, no hay razón para preocuparse. El trabajo de reparación comienza calentando primero los componentes BGA. Esto garantiza que se fundan las piezas que hay debajo.

Una estación de retrabajo particular es ideal durante el retrabajo. También es perfecta para un proceso de trabajo que comprende equipos especializados como un calentador de infrarrojos, un dispositivo de vacío y un monitor de termopar. En este caso, es necesario tener mucho cuidado para garantizar que sólo se retiren los componentes BGA. Un pequeño error puede dañar toda la placa.

Reelaboración de BGA

Como ya sabrá, es un poco laborioso emprender la reelaboración de BGA. Pero es más fácil si tiene un equipo especializado a su disposición. Pero, si tiene que devolver su(s) producto(s) para su reparación, entonces no hay razón para preocuparse como tal. El trabajo de reparación comienza calentando primero los componentes BGA. Esto garantiza que se fundan las piezas que hay debajo.

Una estación de retrabajo particular es ideal durante el retrabajo. También es perfecta para un proceso de trabajo que comprende equipos especializados como un calentador de infrarrojos, un dispositivo de vacío y un monitor de termopar. En este caso, es necesario tener mucho cuidado para garantizar que sólo se retiren los componentes BGA. Un pequeño error puede dañar toda la placa.

Hommer Zhao
Olá, sou o Hommer, fundador do WellPCB. Até agora, temos mais de 4.000 clientes em todo o mundo. Qualquer dúvida pode ficar à vontade para entrar em contato comigo. Desde já, obrigado.

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