Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг Инструменты

Что такое BGA микросхема?

BGA микросхемы отличаются от других видов чипов поверхностного монтажа расположением контактов для пайки. У BGA контактные группы находятся в нижней плоскости и представляют собой ряды шариков из оловянно-цинкового припоя.

Часть шариков присоединена к выводам внутренних функциональных частей микросхемы, другая часть служит для фиксации микросхемы на плате. При монтаже радиомонтажнику нет необходимости разбираться в работе контактов — достаточно совместить метки на корпусе и плате.

Как припаять BGA компоненты

Пайка BGA компонентов является достаточно сложным процессом из-за расположения контактов в нижней части микросхемы и их большого количества. Однако, зная технологию и имея необходимые инструменты, даже начинающий радиолюбитель может заменить или перепаять микросхему.

При неисправности микросхемы, причины могут быть разными. Для работы по перепайке BGA компонентов может понадобиться операция реболллинга, или перекатки, чтобы восстановить целостность шариков припоя.

Для этой работы потребуются:

  • Реболлер (прибор для перекатки шариков припоя).
  • Флюс и припой.
  • Термопаста.
  • Термодатчик.
  • Пинцеты, паяльник и другие инструменты.

Важно подготовиться к пайке, следить за правильным соединением шариков с гнездами на плате и внимательно контролировать процесс, чтобы избежать повреждений и неполадок в работе микросхемы.

Работа с микросхемой BGA

Технология работы включает несколько этапов.

Читайте также:  4 видео о сварке пластиковых и полипропиленовых труб без посторонней помощи

Снятие микросхемы

  1. Плату вокруг BGA-компонента заклеивают термоскотчем.
  2. Медленно нагревают корпус микросхемы феном.
  3. При температуре около +260 – 300 оС припой плавится и плата сдвигается с места в вертикальном направлении.

Реболлинг

  1. Трафарет с отверстиями совмещается с микросхемой.
  2. В отверстия втирается паста припоя.
  3. Прогревается до +180 оС.
  4. Ровные ряды шарообразных контактов остаются на корпусе.

Какой паяльный флюс выбрать для BGA пайки

Изучая, как паять BGA, необходимо обратить внимание на выбор инструментов и химикатов.

  • Флюс-гель с припоем ПОС-70
  • Важно обращать внимание на температурный режим флюса и легкость смывания.

Удаление компаунда и смол

Необходима очистка площадки на плате.

  • Механическая чистка при нагревании до +160 оС.
  • Химическая чистка с использованием специальных реактивов.

Без тщательной подготовки платы, пайка BGA может не давать желаемых результатов.

Пример пайки BGA

Проведя реболл чипа паяльным способом, автор столкнулся с проблемой отсутствия припоя на половине чипа после пайки. Рекомендуется тщательно проверять качество пайки и контактов после проведения данной процедуры.

Почему могла не припаяться аж половина чипа?

Недовели температуру до необходимых значений? Шары со свинцом, при 150 градусах не плавятся, но уже деформируются, если трогать их пинцетом (проводил отдельный опыт). При пайке этого чипа выдерживал температуру 180-190гр (по термопаре).


Паяю с нижним подогревом, 200гр снизу, сверху турбинный фен, закрепленный на штативе, выставлен на 250гр.


После съёма чипа, на фото видно, что там где шары остались на плате, там чип припаялся, но верхняя часть (относительно фото) имеет нетронутые зачищенные пятаки.


На второй фотке просто показал свое рабочее место.


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

BGA (Ball Grid Array)

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.


Vыводы 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.

Частично 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

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.

Ремонт iPhone в Bgacenter

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.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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:

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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)+.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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:

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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:

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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.

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.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

Пролуживаем пятаки чипа свинцовосодержащим припоем.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

Излишки пасты убираем ватной палочкой без нажима.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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.

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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

Подготовка bga чипа e mmc к пайке на материнскую плату накатка шаров боллинг

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

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий