Как паять bga компоненты реболлинг

Как паять bga компоненты реболлинг Инструменты
Содержание
  1. Разработка и производство современной электронной аппаратуры
  2. Микросхема в корпусе BGA
  3. Таблица 1: Параметры и характеристики пластмассовых корпусов BGA
  4. Таблица 2: Основные характеристики шариковых выводов корпусов BGA
  5. Таблица 3: Параметры и характеристики керамических CBGA корпусов
  6. Развитие технологии изготовления пластмассовых корпусов BGA
  7. Рис. 2. Многокристальный модуль в корпусе CSP с двумя (а), тремя (б) и более (в) кристаллами
  8. Рис. 3. Микросхема в корпусе CSP с перевернутым кристаллом (flip;chip)
  9. Таблица 4. Параметры и характеристики ряда CSP корпусов
  10. Рис. 4. Температурно;временная характеристика процесса пайки микросхем в корпусе BGA на установке TF;700 (а) и схематическое изображение движения воздуха в насадке (б)
  11. Рентгеновский контроль качества паяных соединений микросхем
  12. Преимущества рентгеновского контроля
  13. Определение дефектов при пайке микросхем
  14. Требования к процессу пайки микросхем
  15. Сложности после пайки
  16. Технология очистки печатных узлов
  17. Очистка и уход за печатными узлами
  18. Моющая жидкость ULS
  19. Очиститель на водной основе Safewash Extra (SWAX)
  20. Конвекционная станция для монтажа и демонтажа BGA/CSP
  21. Другие проблемы с надёжностью
  22. Что такое BGA микросхема?
  23. Как припаять BGA компоненты
  24. Какой паяльный флюс выбрать для BGA пайки
  25. Удаление компаунда и смол
  26. Необходимые инструменты
  27. Подготовка к боллингу
  28. Накатка шаров
  29. Пайка bga микросхем
  30. Пайка bga чипов
  31. Нижний подогрев для пайки bga
  32. Флюс для пайки bga
  33. Термовоздушная паяльная станция
  34. Паяльник для пайки

Разработка и производство современной электронной аппаратуры

При разработке и производстве современной электронной аппаратуры применение поверхностного монтажа компонентов является неотъемлемой частью технологического процесса ее сборки. Развитие технологии поверхностного монтажа связано с совершенствованием электронных компонентов и, прежде всего, микросхем, для которых характерными требованиями являются:

Как паять bga компоненты реболлинг

Микросхема в корпусе BGA

Контакты промежуточной платы соединяются соответствующими площадками на внешней стороне корпуса микросхемы. Затем микросхема опрессовывается пластмассой, а на нижнюю сторону корпуса наносится массив шариковых выводов припоя. Микросхемы в таких корпусах относительно недороги и, несмотря на большое количество выводов, занимают небольшое место на плате.

Читайте также:  Паяльная станция 909d

Таблица 1: Параметры и характеристики пластмассовых корпусов BGA

Тип корпусаКол-во выво­довРазмер основания корпуса, ммРазмер матрицы выводов, ммКол-во в упаковке (поддоне)
С матричным расположением шариковых выводов
С расположением шариковых выводов по периметру

Таблица 2: Основные характеристики шариковых выводов корпусов BGA

Шаг выводов, мм0.50.81.01.271.5
Диаметр вывода, мм0.3250.440.60.760.76

Для сборки специальной электронной аппаратуры используются микросхемы в керамических корпусах СBGA (Ceramic Ball Grid Array) с матричным расположением золоченых контактных площадок на нижней поверхности корпуса. Для монтажа таких микросхем на многослойную керамическую плату применяются шарики из тугоплавкого припоя, нанесенные через трафарет и припаянные с помощью паяльной пасты, которой предварительно покрыта плата, к корпусу микросхемы и к контактным площадкам на плате. Используемые шариковые выводы припоя обеспечивают надежное крепление микросхемы на керамической плате с постоянным зазором между ней и корпусом.

Идентичность коэффициентов температурного расширения керамического корпуса и керамической платы обеспечивает возможность эксплуатации электронной аппаратуры, в которой установлены такие микросхемы, в жестких климатических условиях.

Таблица 3: Параметры и характеристики керамических CBGA корпусов

Тип корпусаКол-во выводовРазмер основа­ния корпуса, ммРазмер матри­цы выводов, мм

Развитие технологии изготовления пластмассовых корпусов BGA

Дальнейшее развитие технологии изготовления пластмассовых корпусов BGA привело к созданию корпусов CSP, показанных на рис. 2 и содержащих два (а), три (б) и более (в) кристаллов.
Исключение печатной микроплаты и размещение шариковых выводов непосредственно на контактных площадках в верхнем слое металлизации кристалла позволили создать наиболее перспективную конструкцию CSP корпуса, в которой после формирования шариковых выводов кристалл микросхемы заливают тонким слоем пластмассы и монтируют на печатную плату так же, как корпус BGA.

Читайте также:  Клеммы ваго винтовые блоки и другое как соединить провода надёжно и по правилам

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис. 2. Многокристальный модуль в корпусе CSP с двумя (а), тремя (б) и более (в) кристаллами

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис. 3. Микросхема в корпусе CSP с перевернутым кристаллом (flip;chip)

Таблица 4. Параметры и характеристики ряда CSP корпусов

Тип корпусаКол-во выводовШаг выводов, ммРазмер основания корпуса, мм
Пример 11000.510×10
Пример 22000.412×12
Пример 31500.615×15

На рис. 4, а приведена температурно-временная характеристика процесса конвекционной пайки микросхемы в BGA корпусе на установке TF-700, на рис. 4, б − схематическое изображение движения горячего воздуха в насадке, конструкция которой обеспечивает не только направленную подачу и циркуляцию горячего воздуха по поверхности корпуса микросхемы, но и направленный его отвод от поверхности платы.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис. 4. Температурно;временная характеристика процесса пайки микросхем в корпусе BGA на установке TF;700 (а) и схематическое изображение движения воздуха в насадке (б)

В этой области происходит снижение температурных градиентов, возникающих на первом этапе нагрева. Скорость нагрева микросхем и других компонентов в этой зоне весьма низка и этот этап процесса является одним из наиболее важных для получения качественных паяных соединений “вывод корпуса − контактная площадка платы”. В третьей зоне происходит оплавление паяльной пасты, плавление вывода из припоя и формирование паяного соединения за минимальное время 3-10 с, что позволяет снизить до минимума время пребывания чувствительных к температуре полупроводниковых микросхем при температуре пайки.

Рентгеновский контроль качества паяных соединений микросхем

Отмечается, что в связи с расположением выводов под корпусом микросхемы, после пайки затруднен визуальный контроль качества соединений “вывод корпуса — контактная площадка платы”. Лучшим методом контроля в этом случае является рентгеновский, так как оловянно-свинцовый припой поглощает рентгеновские лучи гораздо лучше других материалов: стеклотекстолита, керамики, меди, пластмассы, кремния, никеля и ковара, то есть материалов, из которых изготовлены компоненты и печатные платы.

Поэтому на рентгеновских изображениях паяные соединения сферических выводов микросхем в рассматриваемых корпусах заметно выделяются на фоне других элементов. После пайки микросхем в BGA, CBGA и CSP корпусах на плату рентгеновский контроль позволяет обнаружить перемычки припоя между выводами микросхем, брызги припоя под ее корпусом, отсутствие соединения из-за непропая, что особенно важно при пайке микросхем в корпусах BGA и CSP с шагом выводов 0.5 мм и менее.

Преимущества рентгеновского контроля

Однако сдерживающим фактором широкого применения в производственных условиях рентгеновского метода контроля паяных соединений выводов электронных компонентов с платой является высокая стоимость оборудования.

Определение дефектов при пайке микросхем

Использование отмеченных средств оптического контроля позволило установить, что основными дефектами при пайке микросхем в корпусах BGA, CBGA, CSP с матричным расположением шариковых выводов являются:

  • неоднородная или пористая поверхность выводов, царапины на их поверхности
  • деформация выводов (асимметричность, впадины, искривления)
  • микротрещины и брызги припоя
  • остатки флюса
  • посторонние включения (окалина, шлаки)

Требования к процессу пайки микросхем

Опыт пайки на плату микросхем в рассматриваемых корпусах показал, что для образования качественных паяных соединений необходима полная и точная повторяемость температурных режимов процесса пайки, что возможно только с использованием оборудования с соответствующим оснащением и программным управлением температурой.

Это обеспечивает высокое качество паяных соединений по всей поверхности матрицы контактных площадок корпуса, критических к рассогласованию теплового расширения при температурных циклах.

Сложности после пайки

Следует отметить, что после пайки микросхем в BGA, CBGA, CSP корпусах из-за малого расстояния между корпусом и платой, определяемого диаметром сферических выводов припоя, появляются трудности, связанные с удалением остатков флюса и других загрязнений, образовавшихся под корпусом.

Технология очистки печатных узлов

Известно, что выбор технологии очистки печатных узлов зависит от вида загрязнений, оставшихся после пайки компонентов. К основным из них относятся:

image

Очистка и уход за печатными узлами

Первая группа загрязнений может легко удаляться путем очистки печатных узлов в бензине. Две последующие группы загрязнений имеют высокую адгезию к поверхности печатного узла, поэтому очистку от органических кислот, продуктов разложения флюсов проводят в спирто-бензиновой смеси.

При этом спирт смывает остатки канифоли, а бензин удаляет эфиры и масла. Недостаток − сложность регенерации и высокая пожаро- и взрывоопасность смеси. Некоторые загрязнения, состоящие из остатков травильных растворов, активаторов флюсов, отпечатков пальцев, спирто-бензовая смесь не удаляет. Удаление этих загрязнений возможно очисткой печатных узлов в водных растворах технических моющих средств, содержащих поверхностно-активные вещества, либо для этого следует использовать изопропиловый спирт.

Окончательная очистка печатных узлов в этих случаях должна проводиться промывкой изделия деионизированной водой с последующей сушкой.

Моющая жидкость ULS

Моющая жидкость ULS растворяет и удаляет остатки канифоли и флюса после пайки, позволяет удалять масла, жиры и лаки, быстро и без остатков испаряется. Применяется для очистки печатных плат, печатных узлов и компонентов, обезжиривания электронных приборов, смывки лаков и компаундов до и после монтажно-ремонтных работ и при сервисном обслуживании электронной аппаратуры.

Очиститель на водной основе Safewash Extra (SWAX)

Очиститель на водной основе Safewash Extra (SWAX) удаляет остатки паяльной пасты и клея для крепления компонентов при поверхностном монтаже, имеет легкий запах; при его использовании не требуется вытяжная вентиляция.

Для повышения качества очистки печатных узлов, на которых установлены микросхемы в BGA, CBGA, CSP корпусах, при использовании рассмотренных моющих жидкостей целесообразно применять ультра- звук. Известно, что при этом главными факторами, ускоряющими процесс очистки, являются кавитация и акустические течения, возникающие как в объеме моющей жидкости, так и на границе с поверхностью платы и компонентов. Интенсивность кавитации, скорость и характер акустических течений в ультразвуковой ванне зависят от частоты, мощности ультразвукового преобразователя и физических свойств моющих жидкостей. Ультразвуковая очистка печатных узлов, как правило, проводится в химически активных средах, а химическая активность среды, в свою очередь, зависит от физических свойств моющей жидкости, особенно от ее температуры, и повышается под действием ультра- звука. Поэтому при ультразвуковой очистке разрушение, отделение и растворение пленки загрязнений происходят в результате совместного воздействия химически активной среды и ультразвукового акустического поля. Однако следует учесть, что при ультразвуковой очистке значительные трудности вызывает установка и контроль допустимых режимов обработки печатных узлов, кроме того, при этом способе очистки можно разрушить активные электронные компоненты − полупроводниковые приборы и интегральные схемы. Поэтому изделие, подлежащее очистке, должно быть проверено на стойкость компонентов к ультразвуковому облучению. Положительные результаты могут быть получены при очистке печатных узлов в режиме удельной мощности не более 0.6 Вт/см2 и частоте от 22 до 44 кГц.

Рассмотренные методы очистки можно дополнить методом струйной очистки печатных узлов с узкими токоведущими дорожками и малыми зазорами между платой и корпусами монтируемых на поверхность компонентов. При этом под действием давления струй моющей жидкости и при изменении интенсивности и угла наклона струй удаляются различные загрязнения. После струйной очистки печатные узлы могут погружаться в кипящую моющую жидкость и затем промываться струей деионизованной воды.

Автор надеется, что изложенная информация будет полезна разработчикам и производителям электронной аппаратуры.

НПФ VD MAIS занимается продвижением на рынок Украины оборудования для поверхностного монтажа и демонтажа микросхем в BGA, CBGA и CSP корпусах, средств контроля качества паяных соединений на плате, а также оборудования и средств для очистки печатных узлов; оказывает техническую поддержку в решении технологических вопросов.

Конвекционная станция для монтажа и демонтажа BGA/CSP

Восстановление шариковых выводов компонентов BGA, или реболлинг BGA (от англ. reballing) – процесс воссоздания матрицы шариковых выводов на нижней стороне корпуса компонента взамен поврежденных при операции его демонтажа. Для подавляющего большинства электронных компонентов (ЭК) в корпусах типа BGA операция демонтажа необратимо повреждает его выводы, и их восстановление становится совершенно необходимой процедурой, если данный ЭК предполагается использовать снова.

Операция реболлинга может входить в состав техпроцесса ремонта или восстановления сборок. Она требуется в следующих случаях:

Если используются дорогие компоненты, отбраковка которых при демонтаже с печатной платы приведет к неоправданно большим затратам, нерентабельности заказа единичных новых ЭК либо штучной их партии.

В случае отсутствия по различным причинам данного компонента на предприятии на момент проведения ремонта при необходимости быстро отремонтировать плату.

Для замены бессвинцовых шариковых выводов на оловянно-свинцовые с целью избежать т.н. «смешанной технологии».

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 14 июля 2018 года; проверки требуют 28 правок.

BGA (англ. Ball grid array — массив шариков) — тип корпуса поверхностно-монтируемых интегральных микросхем.

Здесь микросхемы памяти, установленные на планку, имеют выводы типа BGA

Разрез печатной платы с корпусом типа BGA. Сверху видно кремниевый кристалл

BGA произошёл от PGA. BGA-выводы представляют собой 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. Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на плате и не позволяет шарикам деформироваться.

BGA — это решение проблемы производства миниатюрного корпуса ИС с большим количеством выводов. Массивы выводов при использовании поверхностного монтажа «две линии по бокам» (SOIC) производятся всё с меньшим и меньшим расстоянием и шириной выводов для уменьшения места, занимаемого выводами, но это вызывает определённые сложности при монтаже данных компонентов. Выводы располагаются слишком близко, и растёт процент брака по причине спаивания припоем соседних контактов. BGA не имеет такой проблемы — припой наносится на заводе в нужном количестве и месте. Хотя хочется добавить, что даже выборочная проверка изделий рентгеном не даёт 100% гарантии качества пайки BGA, непропай может себя проявить при деформациях или перепадах температур в виде сложного плавающего дефекта. Также важно устанавливать чипы BGA на жесткий, относительно толстый текстолит, чтобы избежать провисаний, изгибов и вибраций, например как это бывает у видеокарт, когда отваливается BGA-процессор или память, отрываются пятаки от платы.

Основным недостатком BGA является то, что выводы не являются гибкими. Например, при тепловом расширении или вибрации некоторые выводы могут сломаться. Поэтому BGA не популярен в военной технике или авиастроении.

Отчасти эту проблему решает залитие микросхемы специальным полимерным веществом — компаундом. Он скрепляет всю поверхность микросхемы с платой. Одновременно компаунд препятствует проникновению влаги под корпус BGA-микросхемы, что особенно актуально для некоторой бытовой электроники (например, сотовых телефонов). Также осуществляется и частичное залитие корпуса, по углам микросхемы, для усиления механической прочности.

Другим недостатком является то, что после того как микросхема припаяна, очень тяжело определить дефекты пайки. Обычно применяют рентгеновские снимки или специальные микроскопы, которые были разработаны для решения данной проблемы, но они дороги. Относительно недорогим методом локализации неисправностей, возникающих при монтаже, является периферийное сканирование. Если решено, что BGA неудачно припаяна, она может быть демонтирована термовоздушным феном или с помощью инфракрасной паяльной станции; может быть заменена новой. В некоторых случаях из-за дороговизны микросхемы шарики восстанавливают с помощью паяльных паст и трафаретов; этот процесс называют ребо́ллинг, от англ. .

Если у ноутбука, например, в материнской плате центральный процессор имеет сокет такого форм-фактора, то в случае апгрейда или неисправности его замена без специального оборудования невозможна, так как в этом случае нужно выпаивать старый процессор и запаивать новый, не повредив плату, не задев и не перегрев установленные рядом элементы. По этой же причине затруднена замена вышедших из строя микросхем чипсета, которые практически всегда реализуются в BGA.

Другие проблемы с надёжностью

Вся современная электроника базируется на использовании микросхем — блоков радиокомпонентов, каждый из которых выполняет определенные функции. Микросхемы собраны в одном компактном корпусе, припаяны к дорожкам платы, по которым получают и передают электроимпульсы определенной частоты и силы. В смартфонах, лэп-топах, ПК и других гаджетах используют микросхемы разных видов. Один из наиболее популярных Ball grid array (BGA). Чем он отличается от других модификаций и в чем секрет популярности. Посмотреть подбор микросхем https://ipelectron.ru/katalog/elektronnye_komponenty/

Как паять bga компоненты реболлинг

Что такое BGA микросхема?

От остальных видов чипов поверхностного монтажа, BGA отличаются расположением контактов для пайки. Если у большинства SMD-компонентов выходов несколько, и все они расположены с боковой стороны корпуса, то у BGA контактные группы находятся в нижней плоскости и представляют собой ряды шариков из оловянно-цинкового припоя.

Часть шариков присоединены к выводам внутренних функциональных частей микросхемы, другая часть служит для фиксации микросхемы на плате. Радиомонтажнику нет необходимости вникать, какой из контактов рабочий, а какой служебный. При монтаже достаточно совместить метки на корпусе и плате, чтобы все встало на свои места. Но очень важно добиться, чтобы все шарики были припаяны к соответствующим гнездам. Иначе может случиться так, что именно рабочий контакт поврежден. Это приводит к неправильной работе микросхемы, или выходу из строя всего гаджета.

Как паять bga компоненты реболлинг

Как припаять BGA компоненты

Расположение контактов в нижней части микросхемы, и их большое количество превращают пайку в достаточно сложный процесс. Но, если знать нюансы технологии и иметь в распоряжении определенный набор инструментов, заменить микросхему, или просто перепаять ее может даже начинающий радиолюбитель.

Для начала рассмотрим, как определить неисправность микросхемы. В зависимости от назначения BGA, последствия могут быть разными:

Определив, какая из микросхем работает неправильно, приступают е ее перепайке. Чаще всего неисправность заключается в отслаивании пайки, появлении трещин между точками пайки, окислении контактов. Полностью микросхема выходит из строя реже, но и в этом случае потребуется выпаять нерабочий и впаять новый узел.

Перед началом пайки необходимо восстановить целостность шариков припоя, которые могли быть повреждены при демонтаже. Эта операция называется реболллингом, или перекаткой. О тонкостях проведения работы будет сказано чуть ниже, пока остановимся на том, какие инструменты нужны для перепайки чипов BGA.

Для работы нужны:

Технология работы включает несколько этапов. Сначала необходимо снять микросхему. Для этого плату вокруг BGA-компонента заклеивают термоскотчем, чтобы не перегреть остальные узлы. Затем медленно нагревают корпус микросхемы феном, одновременно удерживая ее микроприсоской или специальным захватом. При температуре около +260 – 300 оС припой плавится и плата сдвигается с места в вертикальном направлении. Чрезмерной силы прикладывать не нужно, чтобы не разрушить еще не прогретые точки контакта.

После демонтажа производят операцию собственно реболлинга, или перекатки. Необходимый для этой работы инструмент — трафарет и припой (паста). Трафарет, это шаблон с отверстиями, расположенными в местах будущих шаров припоя. Для большинства видов микросхем продаются собственные трафареты, но в ряде случаев можно воспользоваться универсальными.

Трафарет совмещается с нижней частью микросхемы, заранее очищенной флюсом. В отверстия втирается паста, или вставляются шары припоя, затем все прогревается до температуры около +180 оС. После охлаждения на корпусе остаются ровные ряды шарообразных контактов.

Какой паяльный флюс выбрать для BGA пайки

Изучая, как паять BGA, необходимо обратить внимание на правильный выбор инструментов и химикатов. Флюс-гель с припоем ПОС-70 — один из лучших как для радиолюбителей, так и для профессионалов. В Москве купить материал, как и другие принадлежности, можно в интернет-магазине IPelectron. Также неплохими характеристиками обладают флюсы:

При выборе важно обращать внимание на температурный рабочий режим флюса и легкость смывания.

Удаление компаунда и смол

Еще один важный момент при пайке BGA — необходимость идеальной очистки площадки на плате. Используются два метода — механическая чистка при нагревании до +160 оС и химическая, при помощи специальных реактивов, которые тоже продаются в специализированном интернет-магазине. Без тщательной подготовки платы, пайка BGA редко дает желаемые результаты. Прочность и электропроводность контактов не достигают требуемых значений.

В современной электронике повсеместно используются микросхемы поверхностного монтажа. На них присутствуют контактные точки в виде небольших шариков из припоя вместо проволочных выводов. Такой тип корпуса называется BGA (Ball Grid Array — массив шариков). Главная трудность при подготовке чипа к пайке – накатка этих самых шаров (боллинг). Посмотрим, как это делается на примере eMMC-памяти смартфона.

Необходимые инструменты

Для проведения боллинга понадобятся следующие инструменты:

После подготовки рабочего места приступаем к реболлу чипа.

Подготовка к боллингу

Прежде чем накатать шары на чип, подготовим поверхность. Наносим флюс на микросхему.

Как паять bga компоненты реболлинг

Пролуживаем пятаки чипа свинцовосодержащим припоем.

Как паять bga компоненты реболлинг

Отмываем чип с помощью ватной палочки, смоченной в спирте или специальном средстве для удаления флюса.

Как паять bga компоненты реболлинг

Совмещаем трафарет с контактами на чипе. Фиксируем микросхему термостойким скотчем, чтобы исключить смещение во время боллинга.

Как паять bga компоненты реболлинг

Трафарет готов. Теперь можно приступать к самой процедуре накатки, без которой невозможна пайка чипов BGA.

Накатка шаров

Фиксируем трафарет пинцетом и наносим паяльную пасту через трафарет.

Как паять bga компоненты реболлинг

Излишки пасты убираем ватной палочкой без нажима.

Как паять bga компоненты реболлинг

Накладываем сверху на трафарет стекло. Придавливаем его пинцетом и начинаем нагревать паяльным феном. Температура должна составлять около 295 градусов. Греем до появления шариков из припоя.

Как паять bga компоненты реболлинг

После затвердевания шариков убираем скотч и снимаем чип с трафарета. Наносим на микросхему флюс.

Как паять bga компоненты реболлинг

Дуем на чип паяльным феном, чтобы выровнять шарики на контактах. Зачищаем поверхность с помощью щётки.

Как паять bga компоненты реболлинг

Готово! Теперь можно выполнять пайку микросхемы BGA. Наша eMMC-память готова к соединению с материнской платой.

Время на прочтение

Как паять bga компоненты реболлинг

Все опытные образцы первых итераций своих проектов я паяю вручную, но в данной статье я опишу процесс пайки, пожалуй, одной из самых сложных разработанных мною плат. Сам процессорный модуль: CPU Rockchip RK3588, 2xLPDDR4 и несколько контроллеров питания PMIC. Стек платы вполне обычный – это 8 слоев с медью 18 мкм (плата 1,5 мм). Но есть нюанс или даже несколько. Во-первых, при проектировании модуля мне не удалось перейти на компоненты 0402, вместо 0201 (как рекомендует референс-дизайн), как я успешно делал это ранее на других CPU. Почему – немного позже. Во-вторых, проводники толщиной 0,076 мм и зазор 0,078 мм. В-третьих, дикое количество высокоскоростных интерфейсов (кому интересно может глянуть спецификацию на процессор). И тут я не утрирую, из корпуса BGA1088 на внешние разъемы я вытащил почти три сотни проводников, не считая внутренней трассировки (память, питание и т.д.).

Ниже картинка для понимания плотности трассировки (212 полигонов я скрыл).

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.1. Плотность трассировки на модуле

Еще немного отвлекусь и объясню, почему все-таки не удалось под процессор поставить все компоненты 0402. На картинке ниже показано как расположены компоненты на BOTTOM платы (бордовые пары квадратиков – это контактные площадки (далее КП) компонентов). 0402 (желтый кружок) и 0201 (зеленый кружок). Расстояние между центрами КП корпуса 0201 чуть больше 0,5 мм. Я специально не стал скрывать переходные отверстия, а их под процессором около 800 шт. При изготовлении данной печатной платы была забивка переходных отверстий смолой, то есть, теоретически, я мог располагать компоненты прямо на переходных, но даже так мне не хватало места для необходимого количества 0402, так как все это объединяется в полигоны, которые начинают перекрывать друг друга.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.2. Контактные площадки компонентов 0402 и 0201

Теперь плавно переходим к сути статьи. Первый вопрос, который возникнет у читателя: «Для чего?». Когда есть специальные производства, заточенные для сборки мелких серий и опытных образцов. 125к рублей нам озвучили за пайку двух модулей (Внимание! Ручной пайки!). Также есть некоторые нюансы передачи компонентов на производство. Например, не любое производство соглашается брать «огрызки» лент с компонентами, а предпочитает катушки. Оно и понятно, ведь нужно заправить это все в станок. Также сроки. Временные окна на пайку двух плат будут затратными для производства. На одном производстве нам вовсе отказали, сославшись на загруженность.

Безусловно, вторую итерацию будем паять уже только на заводе, но не эту. Мне необходима именно поэтапная сборка, так как возможны «косяки». Процессор и память я буду ставить в последнюю очередь – они самые дорогие из компонентов.

Самое сложное – это запаять BOTTOM. Тут самая высокая плотность компонентов и их довольно много (только конденсаторов 100 нФ 125 шт в корпусе 0201, 57 шт 1мкФ 0201 и т.д.). Габариты платы 70*70мм, а вот так выглядит обратная сторона под процессором.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.3. КП на BOTTOM модуля

Я не люблю, когда на платах нет шелкографии, поэтому всегда сохраняю все подписи компонентов. Если места не хватает, то делаю выделенные «островки», чтобы хоть как-то можно было найти компонент без САПРа.

Самые большие компоненты – это конденсаторы 0805. Остальное 0603, 0402 и, конечно, 0201. Трафарет не заказывался, так что мазать наносить паяльную пасту буду вручную (ну почти). Тут важен баланс. Много пасты – не видно КП, мало пасты – непропай, густая паста – тоже не видно КП, жидкая – едут компоненты (особенно при последующем нагреве). Поэтому я смешиваю паяльную пасту с флюсом. Пропорцию не скажу. Не из вредности, а так как делаю «на глаз», ориентируясь на необходимую из практики густоту. Также паяльные пасты изначально разные.

Обычно я использую только специальный шприц и пинцет. Пока больше ничего не нужно.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.4. Нанесенная паяльная паста на плату

Уж намазал так намазал, как говорится. Как ни старайся, но КП все равно скроются и рассмотреть их будет очень сложно, но меня это не пугает смайл. Если фото увеличить, то станет только хуже, к сожалению.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.5. Нанесенная паяльная паста на плату, если присматриваться

Обычно я начинаю с расстановки компонентов средней величины. Если поставить сразу 0805, то потом будет очень сложно установить 0201. Руки могут дрожать с шагом не больше 0,5 мм, а иначе крах. А сразу расставить 0201 сложно, так как нет ориентиров (не забываем, что нанесена паста). Буду ставить 0402, далее 0603 и 0805, а 0201 оставлю «на сладкое». Резисторы ставить сложнее конденсаторов, так как их нужно еще перевернуть, а по «закону бутерброда» они все высыпаются из ленты не той стороной, а 0201 еще и липнут к пинцету сами по себе.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.6. Резисторы 0402

Тут я наставил уже все, кроме 0201 и вспомнил что не делал фото. И чем дальше, тем становится все сложнее не сдвинуть соседний компонент, устанавливая новый.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.7. 0805, 0603, 0402

Теперь, чтобы понимать, о чем идет речь, продемонстрирую отличие размеров 0201 от 0402.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.8. Габариты резисторов 0201 и 0402

Да – это не просто дырочки в ленте – это резисторы 0201. Чувствуешь себя неловко, когда кто-то подходит к столу, а ты тыкаешь «пустым» пинцетом в плату.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.9. Что вижу я, когда паяю плату

Как паять bga компоненты реболлинг

Ладно. Найдем все конденсаторы в Altium 0201 100 нФ на BOTTOM. Картина удручающая. Уже в этот момент хочется все бросить и пойти плакать домой.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.11. Конденсаторы 100нФ 0201

Ниже на фото я уже поставил конденсаторы и резисторы 0201, но еще не все. Думаю, я могу постить одни и те же фото, все равно разницы не видно.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.12. Расставлены почти все номиналы

Как говорил мой преподаватель в универе «Тут все равно как делать, главное ничего не перепутать». Также и тут – главное не ошибиться в номинале. Пока писал статью паста начала подсыхать, но зато перестало рябить в глазах. Нужно ускоряться. Если компоненты перестанут прилипать к пасте их сдует феном даже при малом потоке воздуха.

Ну как-то так. Увеличил фото как смог.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.13. Расставлены все компоненты на BOTTOM

Разъемы модуля буду устанавливать уже после запаивания всех компонентов на BOTTOM. Шаг выводов у них всего 0,4мм. Чтобы все выводы не слиплись вместе необходимо «разнести» излишки припоя равномерно по выводам (я это делаю соседними компонентами 0805 во время запаивания).

Вот сижу я, расставляю компоненты и думаю, что слипнутся у меня все они в один большой комок, когда я их начну греть. Будет весело. У меня есть ИК станция нижнего подогрева, но я ее использовать не буду, так как когда флюс разогреется, а паяльная паста еще нет – все поплывет.

Паять буду на видавшей виды подставке. Прогревать начну места под DDR и когда немного испарится флюс и компоненты прилипнут, перейду на пассив под процессором. Температура ~420 град (не забываем, что не все фены греют одинаково) и почти минимальный поток воздуха.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.14. Закрепленная для пайки плата

Если Вы вдруг подумали, что самое сложное – это расставить компоненты, то нет. Самое сложное – это все пропаять. Пинцет между компонентами уже не вставить, то есть чтобы схватить и поправить компонент (а поправлять придется каждый) необходимо крутить плату. Компоненты встают вертикально, склеиваются, едут и т.д.

Когда все пропаял и уверен, что компоненты не отвалятся от платы в ультразвуковой ванне, необходимо нажать волшебную кнопку «3» в Altuim и убедиться, все ли компоненты на месте и правильно расположены. Чтобы не было как с яблоком и половинкой червяка – заглянул в УЗ ванну после отмывки, а там компоненты лежат.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.15. Плата в 3D для сравнивания

Далее отмываем и смотрим результат.

Как паять bga компоненты реболлинг

Рис.16. Спаянная и отмытая плата

Выглядит весьма неплохо. Я еще немного подровняю компоненты, если что-то замечу и можно приступать к другой стороне.

Так как я одновременно паял и писал статью (пока свежо в памяти, так сказать) одна сторона у меня заняла около 4 часов. На стороне TOP компонентов 0201 нет и там дело пойдет быстрее. Думаю, одну такую плату спаять за день вполне реально.

UPD1. Так выглядит пайка разъемов с ИК подогревом. Сверху грею феном не более 320 град., снизу 380 град. Тоже нюансы: дать больше снизу — начнет выгибаться разъем, сверху — начнет плавиться.

Как паять bga компоненты реболлинг

UPD2. Вторая сторона вообще за 1,5 часа вместе с мойкой.

Как паять bga компоненты реболлинг

UPD3. Вот и все готово, друзья. Остался запуск и проверка.

Как паять bga компоненты реболлинг

На этом, пожалуй, закончу. Думаю – это все, что я хотел написать в этой статье.

Спасибо за внимание! Больших Вам компонентов!

Если эта публикация вас вдохновила и вы хотите поддержать автора — не стесняйтесь нажать на кнопку

Пайка bga микросхем

Как паять платы? Как расшифровывается BGA? На эти два часто задаваемых вопроса, во время прохождения курсов пайки, отвечают мастера Bgacenter. От английского – ball grid arrey, то есть массив шариков, своим видом похожий на сетку. Шарики из припоя наносятся на микросхему через трафарет, затем потоком горячего воздуха, расплавляется сам припой и формируются контакты правильной формы.

Процесс пайки BGA состоит из определенной последовательности действий, соблюдая которую получаем качественное соединение. Существует большое количество нюансов, ради которых и приезжают на обучение.

Начиная с того под каким углом и на каком расстоянии от платы держать сопло фена, температурные режимы демонтажа и монтажа микросхем, с какой стороны заводить лопатку. А при проведении диагностики, и наличии межслойного короткого замыкания ничего не нагревается.

Как в этом случае найти неисправный элемент или цепь? И много других тонкостей которые может знать действующий мастер сервисного центра. И тот кто может подтвердить свой уровень выполненными ремонтами.

Как паять bga компоненты реболлинг

Ремонт iPhone в Bgacenter

90 % успешности ремонта зависит от правильно выполненного демонтажа микросхем. Именно на этом этапе важно не оторвать пятаки и не повредить микросхему высокой температурой. А начинают выпаивание чипа, с удаления компаунда.

Компаунд – полимерная смола (клей), обычно черного или коричневого цвета, применяемая при изготовлении системных плат телефонов. Назначение компаунда:

Наиболее ответственные микросхемы, такие как: CPU, BB_RF, EPROM, NAND Flash, Wi-Fi в заводских условиях после установки, заливаются компаундом. И перед тем как выполнять демонтаж, необходимо очистить периметр от смолы.

Как паять bga компоненты реболлинг

Выпаивание микросхем/Soldering chips

Пайка bga чипов

Общий принцип пайки следующий, благодаря создаваемому поверхностному натяжению при расплавлении припоя, происходит фиксация микросхемы относительно контактной площадки на системной плате. Температура пайки bga микросхем на платах iPhone 290 – 340 градусов Цельсия.

Пайка bga/BGA soldering

Нижний подогрев для пайки bga

Для уменьшения времени воздействия на плату высоких температур используется подогревать плат. Рекомендуем моноблочный подогреватель печатных плат СТМ 10-6. Стабильное поддержание заданной температуры на всей площади нагревательного элемента способствует равномерному прогреву всей motherboard (зависит от модели подогревателя). И ещё одно из преимуществ перед другими термостолами, это удобная универсальная система креплений.

Как паять bga компоненты реболлинг

Термостол СТМ 10-6

Флюс для пайки bga

В интернете представлено огромное количество производителей флюсов. В Bgacenter применяется профессиональный безотмывочный флюс Martin. Следует обращать внимание на дату изготовления и срок годности флюса. Преимущества флюс-геля:

Как паять bga компоненты реболлинг

Термовоздушная паяльная станция

Назначение станции Quick 861DE ESD Lead – пайка (демонтаж и монтаж) BGA микросхем и SMD компонентов. Преимущества этой станции:

Что бы можно улучшить в конструкции станции, это регулировка температуры не кнопками, а вращающимися регуляторами, как на Quick 857D (W)+.

Как паять bga компоненты реболлинг

Паяльник для пайки

PS-900 METCAL – индукционная паяльная система. Мощности паяльника 60 Вт вполне достаточно для работы с многослойными платами современной электроники. Опыт работы инженеров по ремонту телефонов именно с этим паяльником – 4 года. Какие отличительные особенности у PS-900:

Как паять bga компоненты реболлинг

Для начинающего мастера по ремонту телефонов хорошим вариантом будет микроскоп СМ0745. Бинокулярный микроскоп с фокусным расстоянием 145 мм (при установке рассеивающей линзы). Назначение системы линз, увеличение фокусного расстояния при сохранении рабочей зоны.

Как паять bga компоненты реболлинг

Микроскоп для пайки плат

Для пайки плат iPhone в основном применяются шарики припоя диаметр 0,2 мм. Обычно поставляются в стеклянной таре, по 10000 шаров в каждой банке.

Состав шариков из припоя:

Как паять bga компоненты реболлинг

После выполнения паяльных работ необходимо убедиться, что пайка bga выполнена качественно. Контроль осуществляется несколькими способами:

Подробно о методиках проверки, читайте в следующем материале. Например при диагностике цепи заряда iPad Air, подключением платы к ЛБП, при исправном TRISTAR потребление тока должно быть не более 0,07 Ампер.

Купити Кулі BGA для накатки процесора Mechanic XZ10 SN63 0.5 mm (10000 шт)

Паяння BGA мікросхем або реболлінг (reballing) – це процес відновлення масиву із кульок на майданчику плати. Фахівці цей процес ремонту називають «перекаткою» контактних кульок. Процес паяння мікросхем BGA складний процес, заміною мікросхем BGA повинні займатися досвідчені фахівці. Кулі BGA для накатки процесора Mechanic XZ10 SN63 0.5 mm (10000 шт) зроблений з високоякісних матеріалів для надійності та комфортного процесу паяння. Працюй із задоволенням із професійним обладнанням.

Переваги готових кульок BGA:

Для комфортной пайки BGA микросхем советуем Вам использовать:

Как паять bga компоненты реболлинг

Как паять bga компоненты реболлинг

Как паять bga компоненты реболлинг

Как паять bga компоненты реболлинг

Купити з доставкою Кулі BGA для накатки процесора Mechanic XZ10 SN63 0.5 mm (10000 шт) у містах:

Києві, Харкові, Дніпрі, Одесі, Миколаєві, Запоріжжі, Львові, Івано-Франківську, Рівному, Луцьку, Ченігові, Житомирі, Херсоні, Чернівцях, Черкасах, Полтаві, Сумах, Ужгороді та інших.

А також самовивозом із міста Бориспіль.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий