BGA元件正迅速成為密間距和超密間距技術(shù)所選擇的封裝。在提供一個可靠的裝配工藝的同時達到高密度的互連，使得在工業(yè)范圍內(nèi)越來越多地采用這種形式的元件。可是，這些元件的大量出現(xiàn)與其不斷增加的成本正在推動裝配與返工工藝期間對BGA回收的需求。
直到最近，那些含有可再工作缺陷的BGA元件只是從印刷電路裝配上取下，然后扔掉。不幸的是這樣做是有成本代價的，特別是現(xiàn)在的高端陶瓷BGA(CBGA)和大型、高輸入/輸出塑料BGA(PBGA)。
當(dāng)要求返工時，通過回收BGA來挽救裝配和降低成本是重要的。這樣可以避免由于零件短缺而造成的停產(chǎn)與利潤損失。要做到這一點，就必須理解在維持裝配及其有關(guān)元件的原有條件可靠性與操作效率的翻修工藝中的機制。
最近我們對BGA的再植球(reballing)工藝進行了深入研究，試驗了四種不同的再植球方法。每一個方法都包括需要正面影響元件的取下與替換方法。這些方法是：
模板法：較厚的、孔尺寸較大的模板用來將預(yù)成型的錫球放置在元件上的焊盤位置。然后錫球被掃進預(yù)上助焊劑或已印刷錫膏的放置位置。
自動分配法：用機械設(shè)備一個一個地將錫球預(yù)成型放到上助焊劑或錫膏的BGA元件焊盤上。
高純度銅辮法：高純度銅辮預(yù)成型用來將錫球放到已印刷助焊劑的焊盤上。
干燥焊接法：一種專門的干燥焊接工藝和一種合成回流/對中工具一起使用。
試驗
在試驗矩陣中包含了下列參數(shù)：助焊劑粘度、助焊劑化學(xué)成分、助焊劑粘著性、錫球合金、和各種錫球附著工藝。利用一個滿足分析試驗需求的基板或元件，提供一致的參數(shù)和在整個分析過程中維持一個通用的試驗平臺，這在試驗設(shè)計中是很重要的。
這個項目需要的元件是作為工廠菊花鏈元件采購的。試驗也通過提供在零件的正常返工過程(包括回流/取下)期間所獲得的實時數(shù)據(jù)來增強。基線的建立是使用直接來自工廠菊花鏈部分的元件，并且沒有暴露到任何類型的制造環(huán)境。
選擇了一個352 PBGA菊花鏈封裝，它含有一個35mm的樹脂覆蓋的模塊和1.27mm間距的0.03"錫球(63Sn/37Pb)。所有BGA封裝的錫球座都由銅焊盤構(gòu)成，有100µm的鎳隔板和在鎳隔板上電鍍3-8µm的金。所有元件從試驗裝配上取下，經(jīng)過一次回流。所有板都是0.093"厚度的Fr-406熱風(fēng)焊錫均勻(HASL)表面涂層。所有板都有0.030"無焊錫覆蓋界定的焊盤(NSMD, non-solder mask defined pads)，串行鏈接以增加電氣試驗的容易。
這個通用平臺允許試驗集中在有影響的參數(shù)上，而不是在元件變量本身。使用HASL表面涂層的主要目的是提供從PCB基板到焊接柱的盡可能最高強度的連接，同時維持一致的試驗參數(shù)。
焊錫印數(shù)是使用0.030"開孔的0.006"厚度的不銹鋼片。這個方法形成一個可行的焊錫連接，而不產(chǎn)生諸如短路這樣的異常的制造缺陷。這個方法也希望揭示，從錫球到元件基板的焊錫內(nèi)連或金屬間的附著比失效板的附著機制要強得多。
測量標準
選擇剪切試驗和環(huán)境應(yīng)力試驗來積累測量與試驗數(shù)據(jù)。剪切試驗提供在各種工藝與涉及的材料和足夠精度之間的有用比較。剪切試驗的最大好處是幫助確認各種濕潤問題，比如粘附強度、過多金屬間化合物的形成、錫球的污染、和元件的安裝座。環(huán)境試驗是評估和逐步增強元件失效機制、獲得統(tǒng)計數(shù)據(jù)和進行基線分析的一個有效工具。
這些基線幫助確定和隨后減少上述技術(shù)常見的各種隨機引發(fā)錯誤。雖然安裝的不同方法是統(tǒng)計上分析和證實的，但是壽命期望的差異、使用的容易性、成本效益、和科學(xué)分析最終決定BGA回收的錫球安裝的最佳方法。
元件的取下
元件的取下和隨后PCB與封裝表面的準備是一個成功工藝的最重要部分。為了提供一個可靠的互連座，座的準備必須認真進行，諸如焊盤的損壞、共面性、污染、潮濕敏感性和元件的處理等參數(shù)必須嚴格控制。
由于回流與取下工藝的關(guān)鍵性，適當(dāng)?shù)幕亓髑€必須用于維持在元件取下期間的封裝的完整性。錫膏和元件制造商提供有幫助的專用溫度曲線。元件應(yīng)該用一個熱板溫度曲線來取下，形成的峰值溫度在元件制造商的限制之內(nèi)。自動設(shè)備戲劇性地減少在建立的溫度曲線中的可變性，在某種程度上保證取下的力量在推薦的界限之內(nèi)。
原來封裝的取下將造成在PCA上從錫球和印刷的焊錫塊的焊錫釋放，因此，必須認真完成，以提供一個平面的無污染的安裝座。這個步驟對于獲得一個可靠的裝配是極其重要的。最常用的方法是使用高純度的銅辮。對這個方法的觀點是不同的，能否提供損傷控制或在吸錫印刷電路裝配或元件基板時防止損壞。該工藝可能造成的損壞經(jīng)常直接與操作員的熟練程度有關(guān)。
取下的另一個常用方法是使用一個非接觸式清除系統(tǒng)，它利用加熱的惰性氣體，通常是氮氣，和一個真空設(shè)備來將焊錫從焊盤上清除，而不物理接觸基板。雖然這些方法通過控制溫度和對安裝座的接觸損壞來提供一個很好的取下方法，但是，成本高，因此業(yè)界不常使用。
在基板的取下和清除完成之后，必須進行全面的外觀檢查。對0.03"安裝座的檢查放大倍數(shù)不應(yīng)該小于3倍。對于小于常用的0.03"直徑的安裝座，放大倍數(shù)至少應(yīng)該是10倍。這個步驟對發(fā)現(xiàn)元件或電路損壞是非常有用的。檢查應(yīng)該包括下列缺陷：過多污染、損壞或翹起的電路板焊盤和元件焊盤的損壞。在使用高純度銅辮2等接觸式清除方法處理時，焊盤損傷是常見的問題。阻焊的受損、減少、或物理損壞可能造成許多焊接的問題。