Реболлинг BGA - основы технологии.
Реболлинг BGA - основы технологии.
Многим из нас, в случае ремонта портативной техники, приходится сталкиваться с пайкой микросхем в так называемых корпусах BGA (Ball Grid Area) – область с шариковыми выводами.
Так как современную цифровую технику невозможно представить без таких компонентов, мы рассмотрим основы технологии реболлинга BGA (Reballing – англ. процесс восстановления шариковых выводов электронных BGA-компонентов ).
В случае замены микросхемы или с целью её реболлинга в первую очередь необходимо провести демонтаж.
Демонтаж должен быть произведён согласно термопрофилю используемой микросхемы, на спец оборудовании. Если подходящего оборудования нет, то необходимо как минимум приблизится к условиям термопрофиля.
А создать условия близкие к термопрофилю целевой BGA микросхемы - можно.
В нашем случае будем рассматривать использование так называемой термовоздушной паяльной станции Lukey 852D+
Шаг первый – подготовка:
Определитесь с целевым чипом для демонтажа (на рисунке выделен цветом), посмотрите наличие чувствительных компонентов рядом: микросхем памяти, а так же микросхем находящихся под компаундом. Эти микросхемы лучше закрыть термозащитной пленкойи , если вы не уверены в температурных режимах оборудования.
Так же стоит отметить на плате углы по которым стоит микросхема, это позволит в дальнейшем избежать калибровки при её установке. Если на плате шелкография, или отметки выполнены другим способом то дополнительных усилий не требуется, если же всё чисто, то отметьте углы например иголкой.
Шаг второй - демонтаж
Демонтаж производится самой большой насадкой для максимального покрытия поверхности чипа, это снижает риск неравномерного распределения температуры, что может вызвать деградацию кристалла.
Температурный режим подбирайте согласно термопрофилю целевой BGA. Если есть возможность измерять температуру чипа бесконтактно (ИК термометры) то будет не лишним это сделать. Будьте готовы: микросхему нужно снять в момент оплавления выводов:
Снимать можно механическим или вакуумным пинцетом. Вакуумным безопаснее, но нужна сноровка.
Почему важно снимать быстро: Микросхема пока находится на плате – она отводит тепло на неё, поэтому кристалл находится в «щадящих» режимах. После отрыва корпуса от платы, теряется теплоотвод, начинается быстрый перегрев, а с ним и деградация кристалла.
Так же стоит не забывать, что когда вы будете снимать целевой компонент, вам будут препятствовать замечательные силы поверхностного натяжения.
Стоит обратить особое внимание на то, что бы рядом стоящие компоненты не сдулись воздушным потоком,
поэтому некоторые перед пайкой их покрывают обильным слоем флюса, вариант спорный, т.к. в дальнейшем придётся его очищать, особенно если вы меняете целевой компонент в СВЧ части устройства (усилители мощности, Wi-Fi , GPS и Bluetooth контроллеры.)
Шаг третий – очистка
Для очистки потребуется хороший флюс. По поводу флюсов: выберете для себя нормальный. Дешовый флюс (F-1, F-3, Ф-99 и др.) не подходит.
На фото высококачественный слабоактивный безотмывочный флюс пр-ва AMTECH (США)
Наносим немного флюса на плату для того что бы с контактных площадок убрать излишки припоя.
А вот для того что бы убрать лишний припой с контактных площадок воспользуемся оплёткой
Качество оплетки так же важно, потому что слишком твёрдая может унести с собой контактные площадки. А это как известно почти всегда приведёт к неработоспособности оборудования.
Итак сам процесс:
Прогрейте хорошенько оплётку а дальше, если мыли хоть раз пол, то всё пойдёт как по маслу (читай как по флюсу)
Вот казалось бы всё чисто и контактные площадки на месте, на фото указано, что вывод земли содержит на себе припой,
а содержит по тому что плата всё так же продолжает служить теплоотводом, в данном случае для паяльника.
Так что этот кусочек можно убрать просто горячим жалом.
Потом необходимо очистить от оплавленного флюса область платы, используйте изопропиловый спирт или специальные средства средства для очистки.
Далее ещё раз визуальный контроль:
Так же обратите внимание после очистки что бы все контактные площадки были ровными, а не как указано на фото выше.
Шаг четвёртый – снова очистка
Вот теперь надо очистить наш целевой компонент, для начала нанесём флюс. Способ тот же, но есть важное условие, не давите сильно на компонент, можете воспользоваться специальной подставкой для таких случаев.
После того как припой снят, микросхему надо вычистить. Можете использовать изопропиловый спирт или специальные средства средства для очистки, будьте осторожны легко повредить компонент статическим электричеством.
Шаг пятый – интересный
Поместите микросхему в трафарет с его тыльной стороны:
Необходимо что бы сама микросхема чётко выглядывала через свой шаблон.
Нет подходящего шаблона? Воспользуйтесь универсальным трафаретом. Не переживайте, ищите то что подходит по шагу трафарета, в данном случае шаг 0,65мм.
Площадки микросхемы, на которую будет наноситься паста должны быть чётко вертикально расположены под шаблоном.
Микросхема с тыльной стороны фиксируется липкой лентой.
Шаг шестой – паста!
Теперь нужно нанести пасту через трафарет, а если пасту купили и ни разу не пробовали, то лучше её попробовать до нанесения, возьмите немного на лопатку, и погрейте её феном, отличная паста спечется в блестящий шарик
Спеклась, значит хорошая, плохая останется рассыпчатой как крахмал.
Теперь когда паста проверена, наносим её на трафарет , наносим аккуратно без лишних усилий.
Брать нужно не много, чуть слегка подогрев лопатку на фене, тем самым увеличив текучесть пасты.
Пасты не должно быть много или мало, её должно быть в самый раз. Излишки удалите той же лопаткой.
Далее трафарет стоит зафиксировать , это можно сделать скруглённым пинцетом:
Шаг седьмой – катаем шарики
Поставьте температуру на минимум на выходе градусов 250-270 реальных, насадка самая большая поток на минимум, и поехали:
После того как шары запрыгали, убираем быстро фен, и здесь главное что бы рука не дрогнула, иначе всё по новой.
Дайте трафарету полностью остыть:
Как только остыл трафарет, смачиваем компонент спиртом, что бы растворить остатки флюса и микросхема с шариками у нас в руках!
Шаг восьмой– очистка
Теперь необходимо очистить микросхему от остатков флюса
Чистая и благородная микросхема с ровными шаровыми выводами:
Шаг девятый– установка
Установку стоит начинать с нанесения небольшого количества флюса на плату:
Нанести его надо равномерно, флюс желательно что бы был вязким, в вязком флюсе проще калибровать микросхему.
Ставим чип на место:
Учтите, что поставить его надо в том же положении как он и стоял, углы должны соответствовать отметкам. Как только микросхема откалибрована, дайте флюсу застыть , он зафиксирует микросхему.
Далее начинаем прогрев, примерно на той же температуре.
Как вы видите, на фото микросхема начинает смещаться, видно . что один из углов начал «плавать». И вот здесь главное не терять самообладание: это и есть замечательные силы натяжения, о которых было упомянуто в самом начале статьи.
Далее посмотрите внимательно - вся микросхема «куда-то» начинает плыть:
И как только все выводы прогреты микросхема усаживается на своё место:
Всё чётко соответствует посадочному месту.
Вот так совсем не сложно мы провели реболлинг микросхем BGA. Далее стоит отмыть флю в УЗ ванне кавитационным методом, который отличается от простой чистки спиртом или спец раствором, но это как говорится совсем другая история.