Underfill胶水在整个电子制造生产生命周期中，可依工艺场景分为胶水生产，胶水存储，胶水点涂，胶水固化，胶水返修五大类。每个场景又可细分拆解出诸多应用要点，使用误区，工艺边界等业界同仁关心的因子，因此Underfill点胶工艺是一系列综合关联的知识集，需同仁共同齐心协力探索发现。

本章节笔者依手机生产时维修最困难,维修成本最高的BGA维修为例，就Underfill后BGA返修相关的流程，注意要点，操作方法，工具应用等方面举例说明，希望可以帮助同仁提升Underfill后BGA维修的直通率，达成维修降本的KPI目标。

大家熟知的Underfill后BGA维修有如下三个业务痛点，

• 热幅射导致爆胶问题，

• 屏蔽框拆除及焊接问题，

• 焊接标准化问题

热幅射导致爆胶问题

大家熟知的无铅焊锡的焊接及熔化的温度需要>220°C, 而Underfill胶水的爆胶温度上限为210°C,两者的温控窗口仅为10°C。鉴于手机器件的精密化排布，BGA周边3mm以外就会有其他需点胶的器件分布，如何在维修时可以顺利的完成BGA拆装更换，且不影响周边已点胶的器件，是维修时业界同仁倍受困扰的问题。虽然同仁维修借用铁板烧，热风枪，散热片，散热铜块可以扩大温控窗口，但维修失败率仍有10%左右，会导致BGA周边器件需要二次维修或报废处理，会造成极大的成本浪费。故如何提高维修成功率是业界同仁共同的KPI指标。

图1 热幅射示意图

屏蔽框拆除及焊接问题

随着手机防跌落，信号增强等品质要求的提高，手机主板大量使用屏蔽框保护工艺，且BGA上方的屏蔽框因面积大和形状不规则问题，大大增加了维修时屏蔽框拆除和焊接的难度。目前业内主要使用热风枪沿屏蔽框周边反复加热进行拆除和焊接，如何避免屏蔽框发黑发黄问题，是同仁需解决的另一个维修难题，如下图2。

图2 维修导致屏蔽框发黑异常图片

维修焊接标准化问题

目前点胶后BGA维修需拆装屏蔽框，器件除胶，清理焊盘，点涂助焊剂，助锡膏等工作仍依人工操作为主，导致维修单位是工厂用人大户。在用人成本越来越贵的现状下，如何降低维修用人成本，如何完成维修作业的一致性，规范化操作，提升维修成功率，避免二次维修报废，此为困难三。

图3 人工维修BGA操作图示

以上三个痛点是点胶后BGA维修时业内共通性问题，虽然暂时无法100%避免，但通过标准化的维修作业流程及方法，勤加练习也可以降低维修报废成本，提升维修成功率。

维修流程一般借鉴SMT主板生产各工序的各类功能，整个维修过程大体可以分为12个工序，其中有清除围胶，温度调试，芯片拆卸，焊盘清理，芯片焊接五大工序是整个维修成功率提升的关键工序，接下来笔者一一对各工序的工具使用，操作方法，注意要点等一一展开解释。

图4 BGA维修工艺流程图

维修工具准备

BGA维修过程中使用的工具大体为10种，分别为如下:

• 数控风枪（拆焊过程中的稳定的发热源，类似SMT中的Reflow炉）

• 电烙铁（用于残锡清理，焊盘补锡）

• 底部预热平台（类似铁板烧，底部预热，维持焊盘温度）

• 仿形吸嘴（精准加热，减少对周边器件影响）

• 散热铜块（增加周喧器件散热能力）

• 除胶工具（专用除胶，焊盘残胶清理）

• 维修冶具（主板固定，器件保护）

• 测温工具（温度测试，热辐射温度管控）

• 周边工具（镊子，助焊剂，焊锡，吸锡带，毛刷，清洗剂，无尘布等）

• 检测工具（CCD显微镜，普通显微镜）

以上10种专用特定工具如数控风枪，底部预热平台，除胶工具，仿形吸嘴，详见下图。

图5  BGA维修工具示例图

维修前主板清理

手机主板生产时为了满足防水，散热，信息屏蔽等功能，SMT生产过程中在BGA表面喷涂了导热硅胶/硅垫，散热铜箔，贴装有防水硅胶套等辅料，在对主板维修前需把主板正反面的以上各类辅料清理干净，避免高温维修过程中此类辅料对主板造成损伤。

如下图6所示。当部件屏蔽盖遮挡到BGA本体时，可以采用剪钳修剪部分屏蔽框，不必更换新屏蔽框，修剪时尽量不动，否则会影响到铅箔贴合位置，剪口需用锉刀打磨平整，并使用40倍显微镜检测有无损伤器件，剪切的铁屑不可掉入屏蔽框下。

图6 维修前主板清理

主板烘烤

  维修主板在经过工厂各生产流程后才被发现，再加之需排队等待维修，整个维修前主板均长时间暴露在室温中，时长可能在3-4天，远超了SMT生产过程的12H管控，为避免维修过程中主板湿气影响主板品质，维修前建议对主板进行烘烤，烘烤条件一般为160°C，120min，业内对主板呆滞时间管控较好的，如整个周期在48H以内，可以不用烘烤，在完成主板清理及烘烤后，需将主板固定在专用冶具上，以方便后续的加温维修，固定后主板如下图7所示。

图7 清洁固定后主板

清除围胶

BGA底部点胶时因所需总胶量较大，如单颗13*11mm UFS芯片所需Underfill总胶量在33mg，且手机主板生产时经常2-3颗芯片共用路径，故BGA点胶多采用循环点胶方案。多次循环点胶会导致胶水堆积，通过毛细现象，芯片周边的小零件会吸附胶水，在固化后小零件与芯片底部粘连在一起，故在做芯片维修时，需通过专用工具将BGA周边粘连小零件间的胶水隔开，避免拆除BGA对其他零件造成损伤。

除胶需采用上图所示的专用的除胶工具，刀头形状依器件所需自行选择，刀头厚度需依小零件与BGA间的距离来定，一般选用厚度为0.15mm的刀片，除周围胶水前需使用热风枪对胶水进行加热软化，恒温热风枪温度设定为180-220°C，连续吹风，风速60-80L/min，选用8mm风嘴，周围器件需采用散热铜块，隔热垫保护，加热时需手动围绕BGA周边循环移动，避免长时间固定在同一位置，影响周边器件。

胶水软化后，使用除胶刀贴着BGA边缘循环依次进行除胶，除胶时需掌控除胶力度，依胶水表面一层层轻轻刮除胶水，一定要避免刮伤板材，当除胶刀可以移动通顺时则除胶完成，整个清除周围胶水的时间约需5-10min，极其考验员工的手法和耐心，故BGA除胶维修需经验丰富的技师完成，不建议新手操作，避免损伤主板。

图8，清除BGA周围胶水示例

数控风枪加热温度曲线设定

BGA芯片维修时的温度设定采用锡膏厂商推荐的温度曲线，在>217°C的情况下，30-60s，峰值温度在230±5°C，可形成有效的烛接，详见下图9。

图9 温度曲线设定

考虑到维修使用的数控风枪特点，温度设定只需满足实际温度条件在建议的>217°C的情况下，30-60s，峰值温度在230±5°C即可，考虑到拆卸时的局部受热特点，维修测温板在制作时选用整个加热过程中的最热点，最冷点以及最高热辐射点，共3个测温点记录数据。

• 最热点1：

  为加热源中心的焊点1（即BGA底部焊点）

• 最冷点2：

  为加热源背部有大的吸热源（如屏蔽盖）的一侧

• 最高热辐射点3：

  为周边未采用降温措施的其他器件

测温点选点如下图10所示。

图10

依如上所示，结合锡膏建议曲线，验证出温度设定如下图11所示。

图11

实际测试出测试点1：231°C，点2：2228°C，点3：208.5°C,符合焊接条件要求。

BGA拆卸

完成数控风枪各段温度设定后，进入芯片拆卸阶段，为了避免周边其他们器件受热辐射影响，需使用散热铜块进行散热保护，如下图12所示，

图12

开启底部预热炉，对BGA正反面同时加热，方便拆卸，温度设定为200°C，整个拆卸过程需持续加热。

开启数控风枪，使用特定支架固定风枪高度，加热高度为3-5mm，使用仿形吸嘴，提高加热一致性，在整个风枪加热时长内完成拆卸，一般在第4个温区内风枪会预警提示，在预警结束后完成拆卸。拆装过程需维修技师配合镊子撬起完成BGA拆卸，若为POP芯片，需逐一完成上下面拆卸即可，如下图13所示。

图13

焊盘清理

BGA拆装完成后，需对主板焊盘表面的残胶及残锡进行处理，此过程选用接触面积更大，两侧为刀形的马蹄形烙铁（设定370°C），通过底部预热炉加热（设定200°C）,将助焊剂涂到焊盘表面有助于清理残胶及残锡，通过人工细致地将焊盘表面逐一清理干净，如下图14所示。

图14

使用烙铁对焊盘表面残留进行初步清洁后，再使用吸锡带和烙铁把焊盘拖平整，如下图15所示，并再次将焊盘清洁干净，再配合无尘布，防静电毛刷，清洁剂等清理掉多余的助焊剂，完成焊盘清理。

图15

焊盘检查

在清理完焊盘后，需要对焊盘进行检查，一般使用40倍放大镜，检查焊盘及周边器件是否正常，要求焊盘无凸起，连锡，划伤，断线，掉件，鼓包等不良，周边器件无偏位，连锡，少料等不良，如出现对应异常，需进行二次维修，若焊盘出现划伤，断线，鼓包等不良主板需报废处理。如下图16所示，

图16

芯片贴合

在检查完焊盘无异常后，物料员需领取芯片。因芯片为贵重物料，多采用一领一退的方式进行领用，也可有防呆防错的功能，一切准备完成后，需在焊盘表面使用静电毛刷，均匀涂覆一层助焊膏，为了焊接良好需每个焊盘都有涂覆，如下图17所示，人工手动放置芯片至焊盘上，使用镊子辅助芯片与焊盘贴合，借助焊助上的丝印线对芯片的进行定位检测，当芯片的两角以上都与焊盘的丝印线平行对齐，则为贴合完成，此处应多角度检测避免贴合偏位。

图17

芯片焊接

完成芯片贴装后，对芯片进行焊接时操作方法与拆卸时一致，需底部预热，同时数控风枪在上方3-5mm高度加热，待加热程序运行结束后则焊接完成。如POP套装芯片需分层焊接，两次加热，两次操作手法一致，数控风枪在焊接中的使用是可以标准化焊接温度，模拟Reflow炉子加热方式 有利于提升维修成功率，建议同仁可尝试使用。

外观检查

在完成新的芯片焊接后，需对维修后区域进行外观检查，使用无尘布，防静电毛刷，清洗剂将芯片四周及表面残留的助焊剂清洁干净，如下图18所示。表面清洁完成后，需借用CCD显微镜进行外观检测，再对芯片焊点进行X-ray检测，确保周边器件无连锡，偏位，少料，焊点无连锡，虚焊等不良现象，如下图19所示。

图18

图19

全流程测试

完成芯片焊接，检测后，需将维修后的主板再进行全流程的测试，确保功能无异常，全流程测试即为SMT测试段所有的功能测试，以及总装段的所有测试，依SMT段测试为例，具体步骤如下，测试工位如下图20所示。

• 下载软件

• 校准参数

• 综合测试

• Wifi测试

• 电流测试

测试操作需严格依照正常生产的流程进行，有任何一站测试NG，需进行分析确认，是否需二次维修或报废处理。

图20

信息追踪出货

完成主板测试后，需将维修信息录入MES系统内方便后续工站追溯，需录入维修人员信息，主板SN号，维修日期等信息，各家工厂MES系统要求内容均不同，此处不再一一举例说明。

经过以上12个步骤的介绍，相信大家对于点胶后BGA维修的方法有所了解，维修是一个需要人工参与，考验技巧和熟练度的工位，加之手机芯片及主板成本约2KRMB/片，各家工厂的主板维修的成功率提升，是同仁共同努力的方向，故选用合适的工具，标准一致的作法可以让工作事半功倍。工作过程中标识出方案要点及关键步骤的操作方法，制定有效的防呆方案，可有效提升维修成功率，让工厂降低维修成本，减少损失。