の進歩 ボールグリッドアレイ技術 電子部品のパッケージング技術は進化を続け、今日の電子機器の性能と信頼性を向上させてきました。しかし、これらの利点には、BGAリワークという特有の課題が伴います。PCB上のBGA部品の取り外しと取り付けには、特定の機器と知識が必要です。この記事では、BGAリワークプロセスの基礎、回避すべき6つの落とし穴、そしてその段階で遭遇する可能性のある主な問題点について解説します。
BGAリワークプロセスとは？ステップバイステップの説明
ボール グリッド アレイの再作業に必要な手順は次のとおりです。
- コンポーネントの取り外し
BGAリワークでは、部品を取り外す前に予熱が必要です。部品の上部から局所的に熱を加え、はんだを溶かします。その後、真空引きによってBGAから部品を取り外します。
- 現場のドレッシングとはんだ除去
この工程では、露出したはんだを上にして部品を押さえるための固定具が必要です。その後、部品は下からの真空吸引によって平坦に保たれ、上面からの真空吸引によって残留はんだが除去されます。
- 部品の取り付けと再はんだ付け
部品を取り外し、部品を洗浄した後、次の最終工程は再はんだ付けです。この工程では、修理または交換した部品をはんだ付けでBGAに再接続します。補完的な技術として、BGAを所定のはんだ付け治具に浸す「はんだディップ」があります。
BGAリワークでよくある6つのミス
オペレーターは、ボールグリッドアレイ（BGA）のリワークに関する深い知識と、繊細な部品を扱う熟練した手作業を必要とします。ここでは、BGAリワークで避けるべきよくある6つのミスをご紹介します。
- 不適切なオペレータトレーニング
これはいくら強調してもしすぎることはありません。BGAリワーク技術者は、豊富な経験、適切なトレーニング、そして高度なスキルを備えている必要があります。BGAリワーク技術者は、使用するツール、使用する材料、工程、そして関連するパラメータを理解していなければなりません。技術者は、BGAリワークの進捗状況を評価し、それに応じて調整できなければなりません。そして、プロセスが軌道から外れている兆候を認識できなければなりません。
- 不適切な機器の選択
完璧な仕事をするには適切なツールを使用する必要があります。これはBGAリワークにも当てはまります。機器には、必要な柔軟性と高度な機能が必要です。予測可能で、繰り返し実行可能で、制御されたプロセスを維持できる必要があります。これには、プロセスに必要な熱を供給する堅牢性、閉ループ熱制御とセンシング、そして交換や取り外し時の対応能力が含まれます。BGAリワークの品質に直接関係するため、最高の機器を使用する必要があります。
- プロフィール開発の不備
発達が不十分な 熱プロファイル BGAアセンブリと部品の両方に損傷を与える可能性があります。その結果、コストのかかる更なる手直しが必要になる可能性があります。最適な結果を得るには、オペレーターは熱電対の正しい配置に注意し、得られたデータを慎重に検討しながら、優れたプロファイルを設計する必要があります。
- 不適切な準備
リワーク施設で最初の加熱サイクルを開始する前に、いくつかの要素を整理する必要があります。適切なはんだペーストとステンシルを選択する前に、湿気を除去し、敏感な部品を保護する必要があります。リワーク前には、はんだボールのサイズを決定し、パッドの平坦性を確認することが不可欠です。また、はんだマスクの修復も重要です。
- 熱による巻き添え被害
隣接部品のはんだ接合部のリフローは、はんだ濡れ不良、リードおよびパッドの損傷、酸化、接合部の欠陥、ウィッキング、部品の損傷など、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。これは、リワークにおいて多くの問題につながる可能性があります。BGAリワーク作業者は、BGAデバイスおよび隣接部品への熱の影響を常に把握する必要があります。ここでの目的は、リワーク中のBGA部品外への熱の移動を最小限に抑えることです。
- 設置後の検査が不十分
BGA部品の下にあるものを肉眼で観察するのは困難です。しかし、今日では高性能なX線装置が利用可能であり、BGA部品の下部を見ることができます。これにより、配置不良、過剰な空隙、アライメント不良といった問題を回避できます。X線装置のオペレーターは、生成された画像を正しく理解し、解釈するために適切な訓練を受ける必要があります。
BGAリワークステーション：ホットエアステーションと赤外線（IR）ステーション
BGA リワークステーションには主に 2 つの種類があります。
- 熱風ステーション
- 赤外線（IR）ステーション
それらの主な違いは、BGA を加熱する方法です。
熱風リワークステーションは、BGAを加熱するために熱風を使用します。様々な直径のノズルから、回路基板の修復が必要な部分に熱風を照射します。一方、赤外線（IR）リワークステーションでは、精密赤外線ビームまたは加熱ライトを使用してBGAを加熱します。低～中級レベルのIRリワークステーションでは、セラミックヒーターを使用し、ルーバーによってBGA上の焦点領域を分離します。高級レベルのIRリワークステーションでは、焦点ビームを使用することで、隣接領域への熱損傷を与えることなくBGAをより適切に分離できます。BGAの様々な領域に、強度と範囲を調整しながらビームを集中させることができます。
適切な BGA リワークステーションを選択するにはどうすればよいでしょうか?
熱風式と赤外線式のどちらを採用するかを決める際には、それぞれの特徴と、作業環境におけるパフォーマンスを考慮する必要があります。BGAリワークステーションの選定にあたっては、以下のパラメータを考慮する必要があります。
- 温度制御
熱風リワークステーションは通常、熱風を上部に集中させ、下部には非集中型の基板ヒーターを使用します。この気流はBGAの上部だけでなく下部も加熱します。
IRリワークステーションには、加熱空気を底面に集中させる機能は備えていません。IRリワークステーションでは通常、BGAを均一に加熱しやすくする黒色拡散板を備えたヒートライトが使用されます。
- 効率化
ホットエアリワークステーションには、BGAの様々な領域に気流を集中させることができるノズルが装備されています。これにより、加熱が難しい繊細な部品を容易に分離できるため、オペレーターは作業を迅速に完了できます。
IRワークステーションは、オペレーターの指示に従って各ビームを再焦点化できるため、ノズルを必要としません。ただし、より繊細な部分を必要な温度まで到達させるには、より長い時間がかかる場合があります。IRワークステーションは非常に高度なため、従業員が必要なスキルを習得するにはより多くの時間が必要になります。
- PCB仕様
BGAのサイズと感度に基づいてステーションを選択してください。ヒーターエリアが最大36インチのBGAに対応し、反りを防ぐために150℃まで加熱できることを確認してください。BGAの経年変化も考慮する必要があります。現在、BGAの大部分は鉛フリーであるため、以前の錫鉛はんだソリューションよりも高い温度での再加工が必要になります。
参考文献： 鉛はんだ vs. 鉛フリーはんだ：どちらを選ぶべきか
BGAリワークにおける主な課題とその克服方法
- BGAコンポーネントの適切な位置合わせ
ボールグリッドアレイ（BGA）のリワークにおいて、BGA部品の正確な位置合わせは大きな課題となることがあります。これは、BGA部品の下部に小さなはんだボールが配置されているためです。光学測定機能を備えた新しい位置決めソリューションを導入することで、この問題をより効果的に解決できます。
- リフロー工程中の均一加熱を実現
熱供給が不均一だと、はんだ付け不良や電子機器の損傷につながる可能性があります。均一な熱分布を保証するカスタムノズルを備えた高性能BGAリワークステーションを活用することで、この問題を克服できます。
- 周囲の部品への損傷を回避
BGAリワークでは、隣接する部品に危険を及ぼす可能性のある熱の増加を考慮する必要があります。周囲の部品へのリスクを最小限に抑えるには、効果的なPCB加熱戦略とターゲットを絞った熱風ソリューションを活用する必要があります。
- リワーク後の隠れたはんだ接合部の検査
BGAの接合部は隠れているため、はんだ接合部の特定は困難です。はんだ接合部の品質は、BGAリワーク中にX線検査を実施することで左右されます。これは非常に重要です。
結論
BGAリワークを効果的に行うには、ハイエンドの設備、洗練された作業環境、そして十分に訓練されたオペレーターが必要です。多くの製造企業は、これらを手配するための資金やリソースが不足しており、結果として品質の低いBGAを製造してしまいます。この問題を解決する賢明な方法は、PCBとPCBAの製造だけでなく、BGAアセンブリとBGAリワークも専門とするMOKO Technologyのような企業にご相談ください。お気軽にお問い合わせください。 お問い合わせ さらにご質問がある場合、または見積もりを依頼したい場合は、お問い合わせください。
