Пайка микросхем паяльной станцией

Пайка микросхем паяльной станцией Инструменты

Время на прочтение

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.).

Плотность трассировки

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.

Читайте также:  Пайка радиоэлектроника

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.

Сборка платы поэтапно

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.

BOTTOM модуль

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:

Пайка микросхем паяльной станцией

Рис.3. КП на BOTTOM модуля

Паяльная паста

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. Не заказывался трафарет, так что наносить паяльную пасту буду вручную. Обычно я смешиваю паяльную пасту с флюсом для достижения необходимой густоты.

Пайка микросхем паяльной станцией

Рис.4. Нанесенная паяльная паста на плату

Установка компонентов

При установке компонентов начинаю с расстановки компонентов средней величины. 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.

Пример установленных резисторов

Пайка микросхем паяльной станцией

Рис.6. Резисторы 0402

Завершение сборки

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

Пайка микросхем паяльной станцией

Рис.7. Установленные компоненты (0805, 0603, 0402)


Markdown:

Сборка платы поэтапно

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.

BOTTOM модуль

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:

Рис.3. КП на BOTTOM модуля

Паяльная паста

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. Не заказывался трафарет, так что наносить паяльную пасту буду вручную. Обычно я смешиваю паяльную пасту с флюсом для достижения необходимой густоты.

Рис.4. Нанесенная паяльная паста на плату

Установка компонентов

При установке компонентов начинаю с расстановки компонентов средней величины. 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.

Пример установленных резисторов

Рис.6. Резисторы 0402

Завершение сборки

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

Рис.7. Установленные компоненты (0805, 0603, 0402)

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

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Пайка микросхем паяльной станцией

Рис.9. Что вижу я, когда паяю плату

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

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Проверка Платы в 3D

Плата в 3D для сравнения

Далее отмываем и смотрим результат.

Спаянная Плата

Спаянная и отмытая плата

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

Опыт Пайки

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.

Советы по Пайке

  • Пайка разъемов с ИК подогревом: сверху грею феном не более 320 град., снизу 380 град.
  • Вторая сторона с пайкой и мойкой заняла 1,5 часа.
  • Подготовка к запуску и проверке.

Готовность к Запуску

Плата готова

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.

Процесс BGA Пайки

Процесс пайки BGA

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.

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Пайка микросхем паяльной станцией

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:

Пайка микросхем паяльной станцией

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)+.

Пайка микросхем паяльной станцией

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:

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Пайка микросхем паяльной станцией

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:

Пайка микросхем паяльной станцией

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.

Пайка микросхем паяльной станцией: важные советы для начинающих

Выпаять и обратно впаять микросхему обычным паяльником не под силу даже гуру паяльного дела. Не помогут и различные хитрости в виде утюгов и маленьких газовых горелок, которые располагают с обратной стороны платы.

Для пайки микросхем лучше ничего не придумать, чем паяльная станция. И если вам часто приходится сталкиваться с пайкой микросхем и SMD компонентов в целом, то обязательно нужно купить паяльную станцию.

Сегодня стоимость паяльной станции на том же «Озоне» начинается чуть более 2-х тысяч рублей. Дешевле стоит только паяльник с регулировкой температуры и набором флюсов в коробочке.

Что понадобится для пайки микросхем

Пайка микросхем паяльной станцией

Паять микросхемы канифолью и паяльной станцией, это гиблое дело. Лучше всего для этих целей подходит жидкий флюс-гель, например, тот же NS 559 ASM. А вообще флюсов для пайки микросхем существует большое разнообразие, поэтому есть из чего выбирать. Их стоимость начинается от 200 рублей и выше, поэтому можно пробовать бесконечно.

Пайка микросхем паяльной станцией

Также для пайки микросхем понадобятся различные вспомогательные приспособления, а именно:

Вообще, не стоит сгоряча пытаться сразу же выпаять микросхему. Как бы это не казалось смешным, но нужно хорошенько продумать все шаги своих действий. Особенно это касается защиты SMD резисторов, конденсаторов и других миниатюрных элементов на плате, которые могут повредиться при выпаивании микросхемы, вследствие воздействия высокой температуры.

Пайка микросхем паяльной станцией

Для того чтобы защитить SMD компоненты на плате, используйте фольгу.

Пайка микросхем паяльной станцией

Итак, всё готово для выпаивания микросхемы, следующие шаги и поочерёдность действий такая:

Далее круговыми движениями, чтобы не было термошока, начинаем разогревать ножки микросхемы, пока не потечёт припой. При необходимости, если припой долго не разогревается, можно поиграть с настройками паяльной станции, чуть увеличить температуру и скорость воздуха.

Пайка микросхем паяльной станцией

Пайка микросхем паяльной станцией: основные моменты

После того, как припой расплавился, извлечь микросхему не составит особого труда. Для этого её нужно слегка поддеть вверх проволокой. Можно не бояться, что дорожку зальёт оловом, ничего этого не произойдёт. Далее для того, чтобы впаять новую микросхему, потребуется выровнять дорожки, нагрев их повторно феном, но уже без микросхемы, чтобы олово распределилось максимально равномерно на плате.

Пайка микросхем паяльной станцией

При этом не забываем про «ключ» при обратном впаивании микросхемы и про повторное нанесение флюса на контакты. При впаивании микросхемы её желательно чем-то зафиксировать, чтобы слегка вдавить в контакты и чтобы её не сдуло воздухом.

Пайка микросхем паяльной станцией

При этом никакой припой наносить не надо, того припоя что есть, уже будет достаточно для того, чтобы впаять микросхему с использование фена и паяльной станции. После пайки на забываем промыть контакты и дополнительно убедиться в том, что ни один из них не залит с соседним оловом.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий