我們能夠享受現代電子設備小巧玲瓏但又功能強大的優點，得益于芯片的小型封裝的優勢，其中一個最為優秀的封裝形式就是錫球陣列封裝(BGA)。這種封裝形式芯片的管腳是分布于芯片底部的一系列點陣排列的焊盤，通過均勻的錫球與PCB板連接在一起。

比起通過傳統芯片兩邊或者四周引線管腳封裝，BGA封裝極大提高了芯片引腳的數量，同時縮短了引腳與電路板之間的距離。密集的錫球連接也大大改善了芯片的散熱能力。

手機內部多層電路板以及BGA封裝芯片

這種封裝給電路板的維修帶來了巨大的挑戰。芯片的拆卸與重新安裝比起普通帶有引腳的芯片都困難。特別是BGA封裝的芯片一經拆卸，它底部的錫球均會遭到破壞。在重新焊接的時候，需要通過特殊的工具重新種植錫球。

為了保證每個錫球能夠對準芯片底部的焊盤，則需要借助于精密的鋼絲網的幫助。這些鋼絲網一般通過激光雕刻而成。

植球鋼網與熱風焊臺

在B站看到一個手工焊接BGA封裝芯片的視頻。其精細過程令人驚嘆。

視頻中的芯片是沒有錫球的蘋果手機主芯片，在一平方厘米見方內大有有1000多個管腳。視頻展示了手工重置錫球和焊接過程完整18個步驟，相信看完之后，會讓人對于焊接過程有了新的理解。

1. 首先將配套的鋼網敷在芯片底部的管腳上面，然后將焊錫膏均勻涂抹在鋼網上面，并用力壓緊。

涂抹焊錫膏

2. 然后在使用軟布將鋼網上剩余的焊錫膏清理干凈。觀察是否所有的管腳內都包含有均勻的焊錫膏。

抹平焊錫膏表面

3. 使用尖嘴鑷子將上面四個核心定位焊盤內的焊錫膏剔除。

去除核心焊盤中的焊錫膏

4. 接著，使用熱風槍加熱鋼網和芯片，直到所有的焊錫膏都融化，并形成球狀。

使用熱風槍融化焊錫膏

5. 使用助焊劑涂抹在鋼網上，然后再次進行加熱。這樣可以使得所形成的錫球更加的均勻。

涂抹助焊劑之后再加熱

6. 通過使用尖嘴鑷子按動定位核心孔將鋼網和芯片分離開來。

將鋼膜從芯片上脫落

7. 使用吸錫銅絲網在加熱的情況下將定位焊盤上的多余的焊錫去除。

使用吸錫銅絲去掉核心焊盤上的焊錫

8. 待芯片冷卻后，使用清洗液和軟布將芯片表面進行清洗。

清洗芯片

9. 由于芯片底部有形成的錫球，所以很容易將軟布上的纖維扯下，留在芯片管腳中，需要對它們進行清理。利用細針剔除在清洗過程中留在芯片表面的纖維。

使用細針提出芯片表面的纖維

10. 上述過程中使用過過量的助焊劑，加熱過程會在芯片四周形成固體結焦。使用刻刀將芯片四周邊緣處的雜質清除。

清理芯片四周的邊緣

11. 再仔細觀察，將芯片表面所遺留的細纖維徹底清除。仔細觀察芯片表面，看是否所有的焊錫球均勻。如果有缺損，則需要進行修復。這是考驗耐心、眼力的時候。

仔細清理芯片管腳之間的剩余的纖維

12. 1000個重生錫球，難免有的錫球有缺損。下面修復過程堪稱“神一般的操作”。

對有缺損的焊錫球，也就是在前面工序中，焊錫膏比較少的地方所形成的焊球小。在該焊錫球上增加一些焊錫膏。

在該修復錫球上增加焊錫膏

13. 使用熱風槍重新加熱帶修補的焊錫球。此時，如果焊錫膏量比較多，有可能在相鄰的兩個焊錫球之間形成錫橋。

使用熱風槍重新加熱芯片管腳

14. 在加熱的情況下，使用細針在橋連的兩個錫橋中間劃過，將錫橋斷開。這一切都是在加熱的情況下進行。

使用尖針在加熱狀態下斷開管腳之間的錫橋

15. 下面的過程就是焊接芯片過程了。相比前面使用焊錫膏重生錫球過程，焊接過程到時顯得比較輕松了。

將PCB的焊盤表面使用刀口烙鐵進行清除，剔除所有的焊錫。然后將芯片放置在PCB焊盤上，對準。

將IC放置在PCB板上

16. 使用熱風將均勻加熱芯片頂部，直到芯片下面和周圍的焊盤融化。融化后的錫球開始與PCB板上的焊盤融合，并帶動芯片自動對齊。

使用熱風機均勻加熱芯片

使用一個細針輕輕觸動芯片邊緣，可以發現芯片會自動對齊底部PCB板上的焊盤。

使用針尖推動芯片，使得芯片自動對齊

17. 然后再使用助焊劑滲入芯片底部。使用熱風槍繼續加熱。融化和沸騰的助焊劑會進一步增加芯片錫球的流動性。助焊劑的整齊也會微微推動芯片，使其自動對齊PCB板。

使用助焊液提高芯片管腳的流動性

18. 當芯片冷卻后可以從側面目測芯片焊接的情況。此時芯片的所有引腳都與底部多層PCB板一一對應焊接成功了。

從側面目測焊接結果

通過觀察和學習BGA芯片焊接過程，可以看到，電路板的成功焊接是焊錫、焊盤、熱量、助焊劑四者共同作用下的結果。也許并不是所有電子工程師都可以使用放大顯微鏡精細觀察到焊接的所有過程，但我相信只要看過上述焊接視頻一次，它就會留在你們的腦海里，潛移默化去影響你在焊接過程中的操作。

BGA的焊接確實是一個技術活，因為封裝的特殊性，球都在芯片的肚子下面，這玩意我是練了很久。

今天的文章到這里就結束了。

作者：TsinghuaJoking

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總結

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