Как проходит пайка корпусов bga типа

Как проходит пайка корпусов BGA типа

Отличительной особенностью электронных технологий является всё большее уплотнение монтажа радиокомпонентов и микросхем, что стало причиной появления корпусов типа BGA. При их пайке обрабатывается сразу несколько контактных ножек и площадок, располагаемых под днищем цифрового контроллера или небольшого по размерам чипа.

Подобная микроминиатюризация зачастую оборачивается известными неудобствами, вызванными сложностью ремонта (пайки) элементов, размещённых в корпусе BGA. При обращении с ними действовать следует очень аккуратно, соблюдая определённые предосторожности и рекомендации. Таким образом, BGA пайка предполагает хорошо продуманную методику обработки контактов микросхем известного класса.

Что нужно для организации пайки

Необходимость в этой процедуре возникает в случаях, когда требуется заменить сгоревшую микросхему, предварительно выпаяв её с посадочного места. Ещё один вариант необходимости в таких операциях – самостоятельное изготовление печатных плат, содержащих корпуса BGA типа.

Для работы по методу BGA потребуется следующий инструмент и материал:

• паяльная станция, оснащённая термофеном;
• удобный в обращении пинцет;
• специальная паяльная паста и фирменный флюс;
• трафарет для нанесения паяльной пасты с учётом дальнейшего позиционирования корпуса;
• липкая лента или экранная оплётка для удаления припоя.

В отдельных случаях для этих целей может использоваться специальный отсос, позволяющий удалить старый припой.

Для качественной пайки BGA-корпусов очень важна предварительная подготовка посадочного места (его ещё называют «рабочей областью»). Достичь требуемого результата поможет знакомство с основными технологическими особенностями этого процесса.

Особенности работы

Для того чтобы БГА пайка получилась высококачественной – нужно побеспокоиться о приобретении хорошего трафарета или маски, при выборе которых рекомендуется соблюдать следующие условия:

• наличие в маске специальных термических зазоров (термопрофиля);
• небольшие размеры трафарета и удобная для наложения структура;
• желательно, чтобы при изготовлении трафарета применялись лазерные технологии.

Особенностью изделий китайского производства является неудобство работы с многослойными чипами, при наложении на которые и последующем нагреве маска начинает прогибаться.

При значительных размерах самого трафарета он при этом начинает отбирать тепло на себя, что также может повлиять на эффективность BGA пайки.

Для устранения этого эффекта придётся увеличить время прогрева контактов, однако вместе с тем возрастает риск термического повреждения изделия. Всё сказанное относится лишь к трафаретам, полученным методом химического травления.

При рассмотрении особенностей пайки корпусов чипов нельзя не коснуться такого важного для данного процесса понятия, как реболлинг. В профессиональной практике под ним подразумевается процедура восстановления контактных площадок электронных BGA-компонентов посредством микроскопических паяльных шариков.

Демонтаж корпусов

Перед началом демонтажа старой микросхемы следует нанести небольшие штришки по краям её корпуса каким-либо острым предметом (скальпелем, например). Указанная процедура позволяет зафиксировать местоположение электронного компонента, что существенно облегчит его последующий монтаж.

Для удаления неисправного элемента удобнее всего воспользоваться термическим феном, которым можно будет прогревать все ножки одновременно (без угрозы повреждения уже сгоревшего чипа).

В режиме демонтажа BGA температура прогрева зоны пайки не должна превышать 320-350 градусов.

Вместе с тем скорость воздушной струи выбирается минимальной, что исключит расплав находящихся поблизости контактов мелких деталей.

В процессе разогрева ножек фен следует располагать строго перпендикулярно к поверхности обработки.

В случае, когда полной уверенности в неисправности удаляемой детали нет – для сохранения её в рабочем состоянии поток струи следует направлять не в центральную зону, а на периферию корпусной части.

Такая предусмотрительность позволяет уберечь кристалл микросхемы от перегрева, к которому особо чувствительны чипы памяти любой компьютерной техники.

При резком разовом усилии не до конца отпаянная ножка обязательно потянет за собой эту площадку, а вместе с ней – и всю дорожку. В результате такой неосторожности можно окончательно повредить восстанавливаемую материнскую плату.

Плата и микросхема после отпайки

Очистка и обработка флюсом

Для соблюдения технологии пайки корпусов BGA в домашних условиях необходимо ознакомиться с особенностями подготовки посадочного места к работе.

При этом следует исходить из того, что в зоне пайки не должно оставаться даже микроскопических остатков удалённого припоя.

Для выполнения этого требования удобнее всего воспользоваться качественным BGA флюсом, изготовленным на основе спирта и небольшого количества канифоли.

Нанесение спиртоканифоли

Для окончательной очистки от всего постороннего «мусора» подойдёт разведённая на спирту жидкая канифоль, которая сначала наносится на зону пайки, а затем прогревается обычным паяльником. По завершении сборки остатков припоя площадка для микросхемы тщательно промывается тем же спиртом или любым подходящим для этих целей натуральным растворителем.

Плата и микросхема после отмывки

Позиционирование и припаивание

При установке микросхемы на своё «рабочее» место в первую очередь необходимо следить за состоянием наложенной маски (трафарета).

В случае её повреждения припой легко растекается и попадает на соседние площадки.

Ещё одним условием получения отличного результата является применение качественного флюса для пайки BGA, для которого рекомендуется использовать так называемый безотмывочный состав.

Правильное позиционирование монтируемой без маски микросхемы с большим количеством ножек (процессора, например) предполагает следующий порядок установочных операций.

Сразу вслед за этим можно будет вернуть чип в нормальное положение и зафиксировать на расплавленных паяльником или феном шариках сначала одну из его сторон, затем – смежную грань, расположенную под углом 90 градусов.

По завершении их фиксации необходимо убедиться в том, что ножки с двух оставшихся сторон располагаются точно над предназначенными для их запайки установочными шариками.

В том случае, если все предыдущие операции выполнены строго по инструкции – каких-либо проблем с установкой корпуса BGA на своё место, как правило, не возникает.

Качественной пайке помогут: во-первых, действующие на этом уровне силы поверхностного натяжения жидкого припоя, а во-вторых – использование специальной паяльной пасты для BGA. Пасту используют вместо припоя, равномерно распределяя по области пайки (трафарету). В домашних условиях ее удобно наносить пластиковой картой.

Источник: https://svaring.com/soldering/platy/bga-pajka

Пайка корпусов BGA в домашних условиях

Электронная техника миниатюризируется, поэтому микросхемы в корпусах типа BGA получают все большее распространение в радиоэлектронной аппаратуре, в том числе в компьютерах и мобильных устройствах. Статья дает ответ на вопрос «Как паять корпуса BGA?» в форме подробной инструкции с практическими рекомендациями по пайке в домашних условиях.

Для начала разберемся, что такое корпус BGA. Аббревиатура BGA расшифровывается как «Ball grid array», то есть «массив шариков». Выражаясь научным языком, BGA — это тип корпуса поверхностно-монтируемых интегральных микросхем. BGA произошёл от PGA («Pin grid array»). BGA-выводы — шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы.

Микросхему располагают на печатной плате согласно маркировке первого контакта на микросхеме и на плате.

Затем микросхему нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника, так что шарики начинают плавиться.

Достоинство корпуса BGA — компактность и экономия места на печатной плате. Выводы размещаются на нижней поверхности элемента в виде плоских контактов с нанесенным припоем в виде полусферы.

В корпусах такого типа выполняют полупроводниковые микросхемы: процессоры, ПЛИС и память.

Пайка элемента в корпусе BGA осуществляется путем нагрева непосредственно корпуса элемента, с подогревом печатной платы при помощи горячего воздуха или инфракрасного излучения.

Перейдем непосредственно к пайке BGA в домашних условиях.

Нам потребуется:

Приступим к пайке.

1) Микросхема перед началом пайки выглядит так:

2) Чтобы облегчить процесс постановки микросхемы на плату, сделаем риски на плате по краю корпуса микросхемы, если на плате нет шелкографии, которая показывает ее положение.

Выставим температуру 320–350°C на термофене. Для точного выбора ориентируйтесь на размер корпуса микросхемы. Чтобы не повредить мелкие детали, припаянные рядом, выставим минимальную скорость (напор) воздуха.

В течение минутного прогрева держим фен перпендикулярно к плате. Чтобы не повредить кристалл, направляем воздух не в центр, а по краям, по периметру.

Через минуту поддеваем микросхему за край и поднимаем над печатной платой. Если микросхема «не поддается», значит припой расплавился не полностью; продолжайте нагрев.

3) После процесса «отпайки» печатная плата и микросхема выглядят следующим образом:

4) В качестве эксперимента на полученные плату и микросхему нанесем флюс. После прогрева припой соберется в неровные шарики. Нанесем спиртоканифоль (при пайке на плату пользоваться спиртоканифолью нельзя из-за низкого удельного сопротивления), греем и получаем:

Вот так выглядят плата и микросхема после отмывки:

Припаять эту микросхему на старое место просто так не получится, а значит нужна замена.

6) Приступим к «накатке» новых шаров. Теоретически, можно использовать готовые шары. Но вполне вероятно, что Вам потребуется разложить не одну и даже не две сотни таких шаров, потратив на это кучу времени и нервов. Трафареты для нанесения паяльной пасты способны решить эту проблему.

Рекомендуем паяльную пасту KOKI S3X58-M650-7 для BGA*. Мы сравнили нашу паяльную пасту и дешевый аналог, предлагаемый другой фирмой, которую не будем называть из соображений корпоративной этики. На фото виден результат нагрева небольшого количества пасты. Паста KOKI сразу же превращается в блестящий гладкий шарик, а дешевая распадется на множество мелких шариков.

*При накатке шаров паяльной пасты обратите внимание на корпус микросхемы: если на нем не стоит маркировка «Pb free», используйте свинецсодержащую пасту SS48-A230. Это связано с более низкой температурой плавления свинецсодержащей пасты. Фен ставим на 250–270°C.

Итак, закрепляем микросхему в трафарете для нанесения паяльной пасты с помощью крепежной изоленты:

Затем шпателем или просто пальцем наносим паяльную пасту.

После остывания флюса снимаем крепежную изоленту и феном с температурой 150°С аккуратно нагреваем трафарет до плавления флюса. После этого аккуратно отделяем микросхему от трафарета. В результате получаем ровные шары. Микросхема готова к постановке на плату:

7) Приступаем к пайке микросхемы на плату.

В начале статьи мы советовали сделать риски на плате.

Если Вы все же проигнорировали этот совет, то позиционирование делаем следующим образом: переворачиваем микросхему выводами вверх, прикладываем краем к пятакам, чтобы они совпадали с шарами, засекаем, где должны быть края микросхемы (можно слегка царапнуть иглой).

Сначала одну сторону, потом перпендикулярную. Достаточно двух рисок. Затем ставим микросхему по рискам на плату и стараемся на ощупь шарами поймать пятаки по максимальной высоте. Шары должны встать на остатки прежних шаров на плате.

Можно произвести установку, просто заглядывая под корпус, либо по шелкографии на плате.

Вновь прогреваем микросхему до расплавления припоя. Микросхема сама точно встанет на место под действием сил поверхностного натяжения расплавленного припоя. Важно: флюса наносим небольшое количество! Температуру фена вновь выставляем 320–350°С, в зависимости от размера корпуса микросхемы. Для свинецсодержащих микросхем ставим 250–270°C.

Советуем прочитать:

Паяльные пасты: Все о главном. Часть 1

Паяльные пасты: Все о главном. Часть 2

Паяльные пасты: Все о главном. Часть 3

Паяльные пасты: Все о главном. Часть 4

Источник: https://www.mettatron.ru/stati/147-pajka-korpusov-bga-v-domashnikh-usloviyakh

Замена BGA. Горячий воздух или ИК лучи?

Главная — Статьи — Технологии ремонта — Замена BGA. Горячий воздух или ИК лучи?

Как меняется BGA чип. Чем паять? Горячий воздух или ИК лучи?

Выбор паяльной станции

Горячий воздух или ИК излучение?

Вся современная электроника, и ее производство основано микросхемах. Вся вычислительная техника построена на чипах, выполненных в корпусах типа BGA.

Что вообще такое BGA?

BGA: Ball Grid Array — корпус PGA, в котором, вместо контактов штырькового типа используются шарики припоя. Такой тип микросхем предназначен для поверхностного монтажа. Распространен в мобильных процессорах, чипсетах, современных графических процессорах видеокарт компьютеров и ноутбуков. Корпуса BGA так же существуют в нескольких вариантах (видах).

Обзор BGA ИК Станций за 2010 — 2011 год

Итак, выводы этого типа микросхем имеют форму шариков и расположены снизу корпуса, благодаря чему, можно увеличить плотность монтажа (количество размещаемых элементов) на печатной плате. Работа с такими микросхемами требует особого подхода, сейчас поймете почему.

Говоря о первичном монтаже (при производстве плат с такими чипами) должно соблюдаться точное совмещение контактов микросхемы с контактной площадкой на плате и равномерное запаивание всех контактов, путем равномерного прогрева.

А в случае выпаивания (демонтажа) микросхемы, что опять же  усложнено труднодоступностью выводов, нужно равномерный нагрев для отпаивания всех контактов. В обоих случаях должен быть четкий контроль качества процесса пайки.

Но на практике ремонтники умудряются паять их даже на бытовой газовой плите… Для удобства пайки и демонтажа микросхем типа BGA нужно специальное оборудование благодаря которому  можно максимально оптимизировать весь процесс работы с монтажом и демонтажем BGA микросхем. Также все более популярной стала технология пайки с использованием без свинцовых припоев, а в этом случае вопрос соблюдения технологии качественной пайки занимает первое место.

В чем разница пайки свинцовой и бессвинцовой?При бессвинцовой пайке температура нагрева требуется выше на 30-40 градусов, в отличии от традиционной пайки с использованиес свинец-содержащих припоев.

  И по этому максимально допустимая рабочая температура для компонентов поверхностного монтажа (SMD и BGA) находится в диапазоне от 250 до 260 градусов.Основная задача в процессе пайки это аккуратное и быстрое выпаивание элемента без повреждения соседних элементов критичных к перегреву.

Предпочтителен инструмент, который сочетает в себе «низкую» температуру и высокую теплопередачу.

При соблюдении всех условий демонтажа в большинстве случаев, невредимой сохраняется и отпаянная микросхема, это особенно полезно, в тех случаях, когда предположение о том, что она являлась причиной неисправности, опровергается. Теперь о том какие существуют способы нагрева микросхем для пайки и демонтажа.

В локальной пайке и выпаиванию BGA чипов есть два варианта:

Термовоздушный

Инфракрасный (ИК)

Соответственно основанные на этих способах существуют и используются различные типы паяльных станций.Рассмотрим сначала термо воздушные паяльные станции.Термо-воздушные станции – устройство бесконтактной пайки, для нагрева паяемых компонентов используется открытый поток нагретого воздуха, который сфокусирован специальным соплом.

Грубо говоря это фен. Так как принцип его работы аналогичен работе обычного фена для высушивания волос. Разница лишь в температуре потока воздуха исходящего из сопла фена.

Температура воздуха на выходе такой паяльной станции регулируется от 100 до 480 градусов Цельсия. Еще имеется возможность коррекции воздушного потока.

Термовоздушные станции пайки делятся на 2 способа подачи воздушного потока:

Компрессорные

Турбинные

Преимущества таких станций в их компактности, ими можно работать на рабочих местах малой площади.

Особенностью BGA-компонентов является расположение контактов, их выводы, представляющие из себя контактные площадки с шариками припоя, находящиеся под корпусом устанавливаемого на плату компонента, эти контакты недоступны для традиционных паяльных устройств. Поэтому напайка этих компонентов осуществляется сквозным прогревом корпуса.

Разумеется, верхняя часть корпуса микросхему прогревается быстрее, чем шариковые выводы, так как они контактируют с платой, это и затрудняет их нагревание.

Бесконтактная пайка BGA-компонентов на поверхность печатной платы потоком горячего воздуха — процесс эмпирический. Температура воздуха места пайки регулируется двумя основными параметрами: выставленной температурой нагревателя, через который проходит воздух, и скоростью воздушного потока. Интересный факт в том что реальная температура потока воздуха из сопла выставляется приблизительно.

Расстояние от сопла до компонента припаиваемого к плате тоже весьма критично.

Из за неточности размеров сопел, особенно в головках для микросхем с большим количеством контактов, подвод тепла к месту пайки происходит не равномерный. Что ведет к увеличению опасности «термотравмы» компонента и печатных проводников на плате.

Различные конструкции паяльных станций для пайки и демонтажа горячим воздухом предполагают различные степени и способы контроля параметров термо инструментов — температуры воздуха, нагнетаемого в сопло фена и его количества, подаваемого в единицу времени.

У самых примитивных моделей нет обратной связи и можно лишь визуально наблюдать за  поведением припоя в рабочем пространстве, и иметь представление о тепловой картине места пайки, глядя на положение регуляторов нагревательного прибора. Зато эти стации достаточно дешевые, спектр их применения ограничен.

Теперь рассмотрим следующий вид станций это инфракрасные паяльные станции.  

Они основаны на излучении инфракрасных волн от нагревательного элемента, вместо потока горячего воздуха.

Механизмом генерации тепла, используемым ИК станциях, является излучение.  ИК-волны диапазона 2-8мкм, лучшее в смысле соотношения отражаемой и поглощаемой тепловой энергии: видимые ИК волны не пригожи для процесса пайки, так как они перегревают темные поверхностей и не прогревают блестящие выводы микросхем.

На таких станциях можно выполнять операции пайки и демонтажа компонентов, имеющих размеры от 10мм до 60мм. Среди них микросхемы в корпусах различного типа BGA, CSP, PGA, SOIC, QFP, PLC. Можно также ее использовать для локальной пайки группы компонентов на ограниченном участке монтажной платы.

Размеры прямоугольной зоны нагрева задаются органами регулировки окна верхнего излучателя.В принципе, оба способа: термовоздушный и ИК, имеют корни из технологий групповой пайки в печах плавления. Но при задачах ремонтной (локальной) пайки совершенно иная потребность.

Если в случае с печью, которая должна обеспечить равномерный нагрев по всей поверхности платы, то ремонтная станция — только в отдельной области платы, при этом не подвергать соседние элементы термическому воздействию.Лучшим решением для локальных ремонтных работ особенно с BGA, предпочтительна именно инфракрасная технология.

В местах первичного  контакта струи воздуха с плоскостью, температура выше, чем зонах оттока «отработавшего» воздуха.

Чтобы снижать завихрения, приходится замедлять поток воздуха, но это приводит к недостаточному переносу тепла: ведь неподвижный воздух является теплоизолятором!Достаточно рассмотреть эти термограммы, это пятна нагрева плоскости корпуса BGA.

Горячий воздух сопло2    Горячий воздух сопло1    ИК-излучатели

ИК излучение имеет большее преимущество перед воздухом, так как это единственный механизм теплопередачи, который позволяет передавать тепловую энергию по всей площади монтируемой микросхемы.Так как  равномерный прогрев больших корпусов BGA воздушным потоком крайне затруднителен, для проведения ремонтной пайки, рекомендуется использовать именно инфракрасные станции.

Соответственно цена инфракрасных станций в разы дороже по сравнению, с термовоздушными.

Ваши вопросы и комментарии

Источник: http://www.compline-ufa.ru/vibor-payalnoi-stancii

BGA пайка

Платы ноутбуков, в отличие от плат стационарных компьютеров, отличаются высокой плотностью монтажа и небольшими размерами. А создаваемые для них радиоэлементы значительно более миниатюрны.

В целях экономии занимаемого на плате места, в производстве мобильной электроники широко используются микросхемы в корпусах BGA. Это несомненный плюс в плане компактности, поскольку выводы BGA находятся на нижней стороне микросхемы, а значит, не требуют отдельного места.

Но если речь идет о ремонте — ввиду таких особенностей, BGA-пайка ноутбуков требует большой аккуратности и профессионализма.

Для чего бывает нужен ремонт BGA

Ремонт микросхем BGA на платах ноутбуков заключается в демонтаже чипа и восстановлении шариковых контактов (реболлинг) на его нижней поверхности. Это обязательно в тех случаях, когда микросхему планируется использовать повторно, потому что в процессе демонтажа контакты практически всегда повреждаются.

Реболлинг и пайка BGA — широко распространенные операции, поскольку позволяют восстанавливать работоспособность электроники ноутбука без замены платы целиком. И для клиента эта процедура обходится не так дорого, как, например, установка новой материнки, цена которой обычно составляет не менее половины стоимости ноутбука.

Необходимость в ремонте BGA возникает из-за нарушения паяных контактов микросхем с элементами платы. К подобному часто приводит:

• длительный перегрев ноутбука, который обычно является следствием скопления пыли внутри корпуса;
• перегрев из-за использования ноутбука в нештатном режиме при недостаточном охлаждении;
• частичный отвал BGA-микросхем после удара по корпусу или при падении ноутбука;
• заводской брак — плохой контакт присутствует изначально и проблема проявляется уже в первые недели или месяцы использования машины;
• попадание жидкости на электронные элементы ноутбука, что вызывает электрохимическую коррозию, в том числе и контактов микросхем.

При появлении дефекта пайки, нагрев микросхемы усиливается, из-за чего, вследствие большого перепада температур при остывании, контакты разрушаются еще сильнее. А это приводит к еще большему увеличению площади дефекта. Таким образом, нарушение паяного контакта BGA — прогрессирующая проблема. Кроме прочего, это приводит в негодность и саму микросхему.

Как проявляется неисправность BGA-микросхем

Чаще всего из-за дефекта пайки из строя выходят крупные элементы платы — микросхемы набора системной логики (чипсет, или южный и северный мост) и графический адаптер. Такие неисправности проявляются достаточно ярко, например, при выходе из строя северного моста можно наблюдать следующую картину:

• ноутбук перестает включаться или работает несколько минут и выключается, но при этом индикаторы на корпусе, как правило, горят;
• при старте и работе ноутбука возникают критические ошибки;
• на экране нет изображения, либо оно есть, но с артефактами;
• в процессе работы ноутбука возникают «мертвые» зависания, когда система не реагирует ни на какие действия пользователя до перезагрузки;
• корпус ноутбука значительно нагрет, особенно в проекции северного моста.

Разумеется, чем больше дефект, тем более ярко выражена будет «клиническая» картина. В запущенных случаях повреждения северного моста ноутбук просто не будет включаться.

Начинающийся выход из строя другой крупой BGA-микросхемы — южного моста, проявляется или сочетанием, или, реже, одним из перечисленных симптомов:

• внезапно перестают работать USB-порты;
• не определяются подключенные к ноутбуку устройства;
• полностью отказывают или работают с ошибками мышь, клавиатура и тачпад;
• возникают ошибки или отказ оптического или жесткого дисков;
• не работает звуковая и сетевая карты;
• ноутбук не заряжает батарею, либо показывает неверный уровень заряда;
• возникает сильный нагрев корпуса в проекции южного моста.

Как и в примере с северным мостом, чем сильнее повреждена микросхема, тем ярче проявляет себя неполадка. В тяжелых случаях ноутбук перестает работать.

И, наконец, поломка графического адаптера распознается по следующим признакам:

• артефакты на экране или отсутствие изображения;
• критические ошибки при запуске ресурсоемких программ: игр, особенно 3D, видео, графических редакторов и т.д;
• нагрев корпуса, особенно сильный в районе видеочипа.

Как проводится пайка BGA-компонентов ноутбука

Как говорилось, для пайки BGA необходимо специальное оборудование и материалы: паяльная станция, шариковый припой или паяльная паста, флюсы, трафарет для нанесения припоя на чип, ручной паяльник, оплетка, подготовленная для монтажа BGA-микросхема и т. д.

Основные этапы ремонта BGA

• После нагревания платы до температуры плавления припоя производится демонтаж неисправного элемента.
• Далее выполняется очистка платы от остатков припоя.
• И, после предварительного реболлинга, производится установка на контактные площадки нового чипа.

Ввиду того, что существуют разные методики пайки BGA-микросхем, перед работой необходимо досконально изучить технологию. Поскольку малейшее отступление от правил может необратимо испортить и новый чип, и плату.

В нашем сервисном центре к пайке BGA ноутбуков допускаются только профессиональные инженеры с большим практическим опытом. А поэтому брак в работе наших специалистов практически исключен, чего не скажешь о ряде недобросовестных фирм, которые могут злоупотреблять доверием клиентов.

Ведь результат некачественной работы может быть виден не сразу, а только спустя несколько недель или месяцев. Поэтому в случае проблем с ноутбуком подходите к выбору сервисного центра очень ответственно.

Источник: http://itproces.ru/remont-kompyuterov/bga-pajka

Как паять микросхемы и что означает bga?

Пайка микросхем сегодня – незаменимая процедура, в которой постоянно нуждается современная радиоэлектроника. Радиоэлектронная аппаратура вроде мобильных устройств, телефонов и тому подобного, требует применения радиоэлементов (микросхем) в корпусе типа bga.

Этот корпус дает возможность экономить значительное место на печатной плате путем размещения выводов на нижней поверхности элемента, а также выполнения данных выводов в облике плоских контактов, с покрытием припоя в виде полусферы.

В корпусе подобного рода выполняются полупроводниковые микросхемы. Пайка данного элемента осуществляется посредством нагрева корпуса элемента, и, как правило, подогрева печатной платы, разъемов, с помощью горячего воздуха, а также инфракрасного излучения.

Оборудование для пайки

Пайка bga-элементов может сопровождаться некоторыми сложностями, а поэтому в большинстве случаев для осуществления данной процедуры применяется в основном дорогостоящее оборудование.

Однако в пайке bga-микросхем, разъемов, может применяться минимальный простой набор инструментов и материалов. Таким образом, можно использовать следующее оборудование: фен, микроскоп, пинцет, флюс, вата, жидкость для удаления флюса, монтажное шило, предназначенное для коррекции элемента на плате, фольга для тепловой защиты.

Безусловно, данный набор вспомогательных предметов для пайки может отличаться в зависимости от выбора пайщика, дополняться другим инструментами и материалами, к примеру, паяльной станцией.

Пайка дома

В условиях стремительного развития технического прогресса постоянно наблюдается потребность в усовершенствовании сферы радиоэлектроники и смежных областей. Так, в последнее время наблюдается тенденция к увеличению плотности монтажа, вследствие чего появились на свет корпуса типа bga для микросхем.

Таким образом, размещение выводов под корпусом микросхемы дало возможность разместить достаточное количество выводов в незначительном объеме. Многие современные мобильные устройства или просто электронные устройства испытывают острую потребность в данных корпусах. Если у вас имеется компьютер, вам может понадобится соединение разъемов bga и мн. др.

Вместе с тем, пайка и ремонт подобных микросхем становятся более сложными процедурами, поскольку обработка микросхем, компьютерных разъемов, с каждым днем становится требовательной к большей аккуратности пайщика, а также знаниям технологического процесса. Но все-таки пайка может выполняться в домашних условиях и для этого понадобится определенный набор инструментов.

Для работы понадобятся:

• Паяльная станция, в набор которой есть термофен;
• Паяльная паста;
• Трафарет для нанесения на микросхему паяльной пасты;
• Шпатель для нанесения паяльной пасты;
• Флюс;
• Пинцет;
• Оплетка для снятия припоя;
• Изолента.

Порядок выполняемой работы:

1. Организуйте рабочее место, положив набор инструментов в удобном для вас положении. Перед тем, как начать работу с микросхемой, сделайте риски на плате по краю корпуса микросхемы.
2. Температура горячего воздуха, который выдувает фен, должна колебаться в диапазоне 320-350 гр. С. Температура выбирается в зависимости от размера чипа. Желательно, чтобы фен выдувал воздух с минимальной скоростью, поскольку в противном случае с большой вероятностью горячий воздух может попросту сдуть рядом находящиеся мелкие детали. Фен необходимо держать перпендикулярно по отношению к плате. Термофен должен греть на протяжении одной минуты, а воздух направляться не по центру, а больше по краям, охватывая весь периметр. В таком случае существует высокая вероятность перегреть кристалл. Стоит отметить особую чувствительность памяти к температурному перегреву.
3. Далее микросхема поддевается за край, после чего поднимается над платой. Наиболее важно в этот момент – не прилагать особых, чрезмерных усилий: если припой расплавился не полностью, существует вероятность отрыва от дорожки.
4. По окончании отпайки микросхема и плата могут поддаваться работе. Если на данном этапе нанести флюс, после чего прогреть поверхность, вы увидите, как припой образует неровные шарики.
5. Нанести спиртоканифоль (во время пайки на плату использовать спиртоканифоль нежелательно по причине низкого удельного сопротивления), после чего греем.
6. Аналогичная процедура проделывается с микросхемой
7. Следующим этапом нужно очистить платы, а также микросхемы от старого припоя. Стоит отметить, что достаточно хорошие результаты показывает в данном деле пайка паяльником. Но в конкретном случае применяем термофен. Крайне нежелательно повредить паяльную маску, так как потом тиноль будет растекаться по дорожкам.
8. Далее следует накатка новых шаров. Таки образом, вполне возможно применение новых готовых шаров (достаточно трудоемкая процедура). Используем «трафаретную» технологию, позволяющую получить шары быстрее и качественнее. Стоит отметить, что при этом желательно воспользоваться качественной паяльной пастой, так как от паяльной пасты многое зависит в процессе пайки. Понять, что вы пользуетесь качественной паяльной пастой можно путем нагрева небольшого количества материала паяльной смеси: качественная паста образует гладкий шарик, в то время как некачественный продукт распадается на многочисленные мелкие шарики. Интересно знать, что некачественной паяльной пасте не помогает даже температура нагрева 400 гр. С.
9. Затем микросхема закрепляется в трафарете, после чего приступаем к нанесению паяльной пасты, намазывая ее на палец, либо с помощью шпателя.
10. Придерживаем трафарет с пинцетом и расплавляем пасту, при этом температур, которую выдувает фен, должна составлять максимально 300 гр. С. Термофен следует держать перпендикулярно и только перпендикулярно (не забывайте, т. к это важно). Трафарет следует придерживать пинцетом до полного затвердевания припоя.
11. После того как припой остыл, можно приступать к снятию крепежной изоленты, после чего в дело вступает фен, температура нагрева которого составляет 150 гр. С. Таким образом, аккуратно нагреваем трафарет до плавления флюса.
12. Отделяем микросхему от трафарета и можем наблюдать, как вышли ровные и аккуратные шарики. Так, микросхема полностью готова к установке на плату.
13. В том случае, если риски на плате, о которых говорилось в самом начале, не выполнены, позиционирование делится следующим образом: микросхема переворачивается выводами вверх, после чего прикладывается краешком к пятакам; засекаем, в каком месте должны быть края схемы; микросхема устанавливается по рискам на плату, при этом постараться шарами поймать пятаки по максимальной высоте; прогреваем микросхему до расплавления припоя. Флюс должен наноситься в небольшом количестве. Температура воздуха, которую выдувает термофен, должна составлять на данном этапе 320-30 гр. С.

Пайка подобным образом может производиться в домашних условиях. Все что требуется – поочередность и правильность действий.

Источник: http://GoodSvarka.ru/pajka/mikrosxemy/

Реболлинг и монтаж BGA

BGA-микросхемы — это головная боль для любого инженера, который занимается ремонтом современной техники. С каждым годом они все больше вытесняют «с платы» элементы в корпусах QFP, TQFP и др. А все потому, что на данный момент BGA корпус наиболее совершенный и выигрывает у других по ряду параметров:

• плотность монтажа
• теплопроводность
• помехоустойчивость.

Но, при всех своих достоинствах, у BGA-микросхем есть один существенный недостаток — сложность ремонта в случае брака. А брак, связанный с особенностями BGA, сейчас встречается очень часто, и в первую очередь это касается мобильных телефонов и ноутбуков.

Но, при всех своих достоинствах, у BGA-микросхем есть один существенный недостаток — сложность ремонта в случае брака. А брак, связанный с особенностями BGA, сейчас встречается очень часто, и в первую очередь это касается мобильных телефонов и ноутбуков.

Вследствие механического или термического повреждения (например, из-за постоянного надавливания в месте, где размещена BGA-микросхема, или перегрева микросхемы во время работы) может пропасть контакт между чипом и платой. Очевидно, что для возобновления работоспособности нужно этот контакт восстановить.

Существуют два способа восстановления:

Ни один серьезный сервисный центр не предложит вариант с прогревом. Во-первых, никто не сможет дать гарантию на такой ремонт, и, во-вторых, такой ремонт далеко не всегда дает положительный результат.

Поэтому, единственным рекомендуемым способом восстановления контактных выводов является реболлинг.

Реболлинг — это повторное нанесение (восстановление) всех контактов на BGA-чип, подразумевающее предварительный демонтаж микросхемы с платы с помощью соответствующей паяльной станции. В том случае, если чип не поврежден, его могут использовать в дальнейшем. Если же чип не пригоден, нанесение шариковых выводов делают для нового — исправного.

Залогом успешного реболлинга являются два фактора:

• мастерство инженера
• оборудование и расходные материалы, которое он использует.

К сожалению, с выбором инженера, в этой статье, мы помочь не сможем. А вот подобрать оборудование и расходники для выполнения данной операции — попытаемся.

Итак, для реболлинга нам понадобятся:

1. Соответствующая паяльная станция.
2. Набор трафаретов и трафаретный столик.
3. BGA-шарики или BGA-паста.
4. Флюс для BGA.
5. Клейкая фольга и термоскотч.

Паяльная станция

О выборе конкретной модели мы расскажем в других публикациях, а в этой статье давайте определимся с типом паяльной станции.

Для успешного монтажа/демонтажа BGA-микросхемы небольшого размера, например мобильного телефона, достаточно термовоздушной паяльной станции типа Lukey 852D+. Более удобный вариант — портативная инфракрасная паяльная станция типа Tornado Infra Pro.

Lukey 852D+

Tornado Infra Pro

Если же предстоит восстановление материнской платы ноутбука, с большой площадью текстолита и большими BGA-чипами, то, в таком случае, не обойтись без ремонтного комплекса с нижним и верхним нагревателем типа Jovy Systems RE-8500. Более подробно о выборе паяльной станции можно прочитать в соответствующей статье.

Jovy Systems RE-8500

Набор трафаретов и трафаретный столик

Jovy Systems JV-RMS

Jovy Systems JV-RMP

Нанесение BGA-шариков на контактные поверхности без использования трафарета — сложная ювелирная работа, которая может занять несколько часов. Для упрощения и ускорения данного процесса были созданы трафареты-матрицы.

Трафарет представляет собой металлическую пластину с отверстиями. Размер отверстий соответствует диаметру шариков наносимых на контактные поверхности (параметр «диаметр»).

Расстояние между отверстиями трафарета соответствует расстоянию между контактными поверхностями микросхемы (параметр «шаг»).

Трафареты бывают универсальные и специализированные.

Универсальный трафарет — это квадратная матрица с отверстиями одинакового диаметра. Его можно использовать для реболлинга любого чипа с такими же, как у трафарета, значениями шага и диаметра.

Специализированный трафарет — кроме соответствия по «шагу» и «диаметру» также полностью отвечает рисунку нанесенных шариков на микросхему.

Пользоваться специализированными трафаретами намного удобнее. Но, как правило, их покупают в случае частого реболлинга соответствующего чипа.

Поэтому универсальные трафареты получили большее распространение и входят фактически в любой набор для реболлинга.

Самый главный параметр при выборе трафарета — это его стойкость к деформации при нагреве. В отличие от термостойких трафаретов, которые кроме шариков при реболлинге также позволяют использовать и BGA-пасту, большинство матриц для компьютерных чипов не термостойкие. Их можно использовать только для нанесения шариков, а непосредственно во время прогрева их нужно снимать с чипа.

Примером не термостойких трафаретов может служить популярный набор ACHI LP-37.

А этот набор относится к термостойким.

ACHI LP-37

BGA-трафареты ACHI (150 шт.)

BGA-шарики или BGA-паста

Jovy Systems JV-PB60

Jovy Systems JV-LFSB050

Jovy Systems JV-PB40

BGA-шарики 0,6 мм

Как уже было отмечено выше, в качестве припоя для реболлинга можно использовать BGA-шарики или BGA-пасту. При этом алгоритм восстановления выводов существенно отличается.

Технологически использование BGA-пасты существенно упрощает процесс, но от этого страдает качество. Контактные поверхности при таком реболлинге неоднородные и могут существенно отличатся по размеру. Поэтому, данный метод наиболее актуален для ремонта мобильных телефонов, где размер чипов небольшой.

В случае реболлинга материнской платы, как правило, используют BGA-шарики.

Как BGA-шарики, так и BGA-паста могут быть свинцовыми и бессвинцовыми. Использование бессвинцовых расходных материалов оправдано только в условиях авторизованного сервисного центра.

Флюс для BGA

Interflux IF 8300-6

Interflux IF 8300-4

Одним из ключевых факторов для проведения успешного реболлинга является правильно подобранный флюс. Именно от его свойств зависит то, как шарики «приклеятся» к чипу до прогрева, будет ли он вскипать и пениться во время прогрева, и нужно ли будет его смывать после монтажа чипа на плату.

Поэтому флюс для BGA — это самый качественный и дорогой тип флюса. Использование других флюсов — крайне нежелательно и может привести к негативным результатам при восстановлении.

Клейкая фольга и термоскотч

Клейкая фольга — отличный изолятор от нежелательного нагрева. С ее помощью можно предотвратить выпаивание компонентов, которые находятся возле демонтируемого чипа.

У термоскотча немного другие цели: его можно использовать для фиксации термопары в зоне пайки, а также наносить на поверхность кристалла микросхемы при пайке инфракрасной паяльной станции для лучшей теплопередачи. Также термоскотч часто используют для совмещения BGA-трафарета и BGA-чипа при реболлинге без трафаретного стола.

Так выглядит краткий набор оборудования и расходных материалов необходимых при реболлинге. Этот список может меняться в зависимости от личных предпочтений инженера, но для гарантированно успешного восстановления рекомендуем прислушаться к нашим советам.

Юрий Стахняк,
Технический специалист магазина инструментов Masteram

Источник: https://www.masteram-labs.com/2013/02/bga.html