Технология пайки bga микросхем

Курсы пайки bga Исаев Максим

Многие мастера по ремонту телефонов и ноутбуков хотят освоить навык пайки системных плат. Научиться паять можно разными способами. Есть эффективные, или не особо эффективные. В статье разберем разные способы обучения пайке и чему реально научиться на курсах пайки.

Флюс для пайки BGA. Что это и для чего?

Флюс для пайки — это специальный состав, включающий в себя органические и неорганические вещества. Флюс чаще используют для подготовки места спая, но иногда он используется и для очистки контактного поля. Флюс улучшает смачиваемость соединяемых деталей и помогает припою лучше растекаться. Во время такого прогрева металлы окисляются, появляется оксидная пленка. Флюс растворяет окислы, способствуя лучшей текучести припоя.

Использование микросхем в корпусах типа BGA (от английского Ball Grid Array — матрицы шаровидных выводов) позволяет увеличить плотность поверхностного монтажа.

При этом усложняется технология изготовления печатных плат и возникают дефекты при пайке микросхем такого типа. Также увеличиваются требования к качеству материалов, оборудования и технологии пайки.

Вместе с «ЗУМ-СМД» рассмотрим несколько технологических способов, которые помогут уменьшить вероятность ошибок при smd-монтаже микросхем в корпусах BGA.

Качество ремонта промышленной электроники зависит, в том числе, от качества монтажа микросхем после ремонта к контактной площадке платы. Микротрещины в пайке BGA, изъяны пайки из-за некачественной пасты, шариков BGA или флюса могут сами по себе быть причиной некорректной работы вполне рабочей микросхемы. Неисправности появляются из-за дефектов пайки, термического воздействия, вибрации, холодной пайки, недостаточного смачивания флюсом и пр. Качественная пайка подразумевает не только наличие профессионального инструментария и расходников, но и соблюдение технологии и огромный опыт инженера.

Гайд от инженеров компании Первый ампер поможет разобраться, что такое пайка BGA и как влияет качество пайки на стабильную работу и срок службы оборудования.

Что такое BGA микросхема?

BGA (от англ. Ball grid array — решетка из массива шариков) — это тип фиксации микросхемы на печатной плате, для которого создается подушка или корпус из металлических шариков. Микросхема должна располагаться на плате и надежно крепиться во избежание микродвижений и отвала от платы. Для этого шарики от 0,15 мм до 1 мм наносят на обратную сторону микросхемы, контактирующую с платой. Далее микросхему равномерно прогревают термофеном (в небольших мастерских) или паяльной станцией (в профессиональных лабораториях), и шарики начинают плавиться. Благодаря поверхностному натяжению корпус центрируется на равном расстоянии от платы. Именно правильно подобранные температура и время способствуют созданию идеального расплавленного припоя. Благодаря этому шарики не деформируются и закрепляют чип ровно над тем посадочным местом, которое запланировано согласно схеме контактов на плате и микросхеме.

Реболлинг, что это?

Действительно частой причиной повреждения контактов становится простое механическое воздействие. Например, устройство в процессе эксплуатации уронили или оно получило удар при транспортировке или эксплуатации. Часто для ремонта таких повреждений достаточно восстановления шариковых выводов и повторной установки компонента.

Сам процесс восстановления шариковых выводов называется «реболлинг» (от англ. „reballing“).

Операция реболлинга является достаточно востребованной, но далеко не самой простой. Главная ее особенность заключается в том, что качественный реболлинг не сделать, как говорится, «голыми руками». Для этого требуется специальное оборудование, при этом сам мастер должен иметь соответствующие навыки и опыт.

Грубо говоря, все выполняемые ремонтные работы можно разделить на два вида: демонтаж микрочипа и его запайку. Но в начале надо позаботиться о безопасности выполняемых работ.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 14 июля 2018 года; проверки требуют 19 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.

Материал обновлён 10.02.2023
Время чтения: 24 минуты

BGA-микросхемы используются во всех современных устройствах, будь то компьютер, ноутбук, смартфон или игровая приставка.

Свое название они получили в честь применяемой технологии изготовления контактов – BGA (от англ. Ball Grid Array – массив шариков). В ней, для присоединения BGA компонентов к печатной плате используется припой в виде шариков.

Как паяют такие микрочипы? Что такое реболлинг? Какое оборудование, а также какие приемы используют? Обо всем об этом мы поговорим в этой статье.

Шарики BGA. Что это и для чего?

Шарики BGA используются для крепления микросхемы к печатной плате. Фактически они образуют ножки или опоры между платой и микросхемой. Шариковые выводы формируются двумя способами. Допустимо нанесение шариков BGA фабричного производства вручную, если выводов менее 50. В остальных случаях, когда шариков может быть 1000 и более, применяется нанесение пасты BGA через трафарет, что гарантирует равномерное заполнение и безупречное покрытие поверхности чипа. Именно этот метод сейчас используется в большинстве случаев.

Процесс перекатки шариков через трафарет называется реболлинг. Трафарет представляет собой металлическую пластину с отверстиями, в которые втирается и утрамбовывается паста BGA. Его выбирают с таким же шагом шариков, как на микросхеме. Качественный трафарет плоский, без изгибов, вмятин, не выгибается в процессе нагрева.

Если шарики имели изначальный заводской брак, демонтаж и ремонт этого участка может понадобиться в оборудовании с минимальным сроком эксплуатации. Если микросхема вышла из строя за время работы прибора или имеет другие функциональные недостатки, установка новой также требует формирования новых шариков для припаивания новой исправной микросхемы. Иногда корпус из шариков необходим, когда плата изготавливается с нуля.

В этом посте я решил поделиться с обитателями Пикабу своей историей и проектом, который лишил меня любимого рыдвана, но позволил выбраться из глубокой депры. Это обновленная и расширенная версия моего поста с ДТФ с актуальными скриншотами и информацией.

Что будет, если смешать “Тёмную Башню” Кинга и “Сказ о Федоте-Стрельце” Филатова? Карточную боевку и дейтсим с монстродевочками? Получится Princess Hunter — очень странный микс из сэттингов и механик, над которым я работаю на досуге больше года. Если интересно, что получается и как я дошёл до жизни такой — устраивайтесь поудобнее. Сейчас будут буквы и картинки!

Придумывать игры я начал тогда же, когда научился сжимать карандаш и смог дотянуться до обоев. Родители немного погоревали (“сын гейм-дизайнер — горе в семье”), но в детдом отдавать не стали. Далее увлечение лишь прогрессировало. В школьные годы мы с одноклассниками делали ролевые кадавры, скрещивая DnD, GURPS и SPECIAl, попутно реализуя с помощью QBasic свой ответ ещё не вышедшему тогда Сталкеру.

Прошли годы. Многие мои знакомые выгорели. Кто-то ушёл в банковскую сферу, кто-то — в запой. Большинство обзавелось семьями и поменяли приоритеты. Однако я так и не утратил желания делиться живущими у меня в голове историями и механиками. Я и раньше предпринимал попытки, но все они так или иначе стопорились на разных, обычно ранних этапах.

Прямо перед эпидемией ковида я потерял очень близкого мне человека. Эта утрата и гнетущее одиночество во время длительной самоизоляции стали для меня неподъёмной ношей, вогнав в депрессию. Назначенные медикаменты делали меня вялым и подавленным, не помогая справиться с проблемами и мешая работать. Ничего не приносило радости. Как и любой человек в таком состоянии, я начал задумываться о высоте потолков в квартире и как закрепить петлю на крюке от люстры.

А потом вышел Helltaker. Прозвучит странно, но этот небольшой сокобан с демонетками стал для меня настоящим откровением. Давно зная этот факт, я наконец-то понял: чтобы сделать хорошую игру, не обязательно замахиваться на революцию в жанре или 120-часовой опенворлд геймплей. Иногда достаточно хорошей истории и проверенных механик. Идея игры родилась спонтанно, на стыке образов двух совершенно разных произведений, но тут же начала обрастать подробностями.

Эволюция образа главного героя от сурового широкоплечего воителя (в итоге стал отцом ГГ) до более субтильного подростка.

Этот скетч очень дорог моему сердцу, так как именно с него начался наш проект.

Работа закипела. Коллега-программист вызвался превратить гдд в код, а я, параллельно сюжету, квестам и диалогам, начал прорабатывать игровой процесс. Перед тем, как определиться с core-механиками, мы собрали несколько прототипов и сформулировали, как сейчас модно говорить, три игровых столпа.

Первый из них —

Бой

сделан в виде пошагового карточного баттлера, вдохновленного Guild of Dungeoneering.

Я специально взял максимально простую (хоть и вариативную) систему, чтобы в неё было интересно играть не только таким задротам как я. Правила просты: первым ходит противник, который разыгрывает верхнюю карту своей колоды. Игрок выбирает одну из карт с руки, чтобы максимально эффективно ответить на атаку врага.

По классике декбилдинга, можно не только улучшать базовые карты, но и добавлять в колоду новые.

Кроме того, Стрелок будет находить Артефакты с особыми свойствами, влияющими на ход боя. Чем-то отдаленно напоминает медальоны из Hollow Knight. Менять артефакты он сможет только в лагере, поэтому стоит хорошенько подумать, какие взять на вылазку!

Подбор материалов для пайки

После успешного прохождения проверки можно приступать к реболлингу. Операция состоит из двух основных этапов: «накатки» (наплавления) припоя и собственно припайки микрочипа на PCB. Каждый из этих этапов может быть выполнен с применением различного оборудования, а также по различной технологии.

Для реболла могут использоваться либо специальная паяльная паста, либо оловянно-свинцовый или бессвинцовый припой в виде шариков.

При наплавке часто пользуются трафаретными пластинами, однако даже при их отсутствии также возможно выполнить наплавку.

Трафаретодержатель (слева), набор из 18 универсальных трафаретов (справа)

Чтобы выполнить реболлинг чипа, потребуются дополнительные принадлежности:

Набор из 11 банок BGA паста для пайки Daikin Handa DK-309Bi и флюс MECHANIC MCN-UV10

Подбираем трафаретную пластину

Существует два типа трафаретных пластин для «холодной» и «горячей» накатки. Те, что предназначены для «горячей» накатки, не деформируются от температуры, по этому их используют как с пастой для пайки, так и с BGA шариками. Пластины для «холодной» накатки используют только для раскладки шариков по местам. При нагреве они сильно деформируются, что ведет к появлению серьёзных дефектов: непропай, слипание контактов, а также смещению припоя.

Различить их достаточно просто. Трафаретные пластины, применяемые для «горячей накатки» изготавливают в размер чипа или немного больше его. Это позволяет значительно уменьшить термическую деформацию. Все пластины, используемые для «холодной накатки» изготавливаются стандартного типоразмера на 80 мм
или 90 мм. Дополнительно они оснащаются отверстиями для фиксации в трафаретодержателе.

Всегда очищайте трафаретные пластины после использования. Это облегчит отделение его от чипа при будущих применениях.

Трафареты для «горячей» (слева) и «холодной» (справа) наплавки.

Также трафаретные пластины могут быть специальными или универсальными. Специальные изготавливаются под конкретный чип или его серию. На них выполняется надпись, указывающая для какого микрочипа он предназначен. Например, надпись «PS4 CXD90028G 0.5ММ» говорит нам, что трафарет предназначен для наплавления шариков размером 0,5 мм на чипы серии CXD90028G игровой консоли PlayStation 4.

На универсальных указывают два параметра: диаметр используемых шариков, а также шаг, с которым выполнены отверстия. Однако иногда вместо шага может указываться число отверстий по вертикали и горизонтали. Пример маркировки с указанием шага: «P=1.0 0.6MM». Пример маркировки с указанием числа отверстий: «0.76MM 34*34».

Если вы собираетесь серьёзно заниматься реболлингом, то нужно сразу приобрести крупный набор на 545 предметов. Это позволит вам быстро найти необходимую трафаретную пластину для конкретной микросхемы.

Трафаретные пластины: универсальная (слева) и специальная (справа)

Не пренебрегайте рекомендациями производителя по выбору размера шаров. Используя слишком большой диаметр, вы рискуете получить слипание контактов. При использовании слишком маленьких – получите высокое переходное сопротивление контактов. Это может привести к нестабильному функционированию микрочипа.

Выбор пасты или шариков

Что использовать, паяльную пасту или шары? Здесь всё индивидуально. Каждый мастер выбирает самостоятельно, то с чем ему работать. С чем ему удобнее или к чему уже привык. Давайте обсудим нюансы использования каждого материала.

Особенности применения пасты для пайки:

• занимает мало места;
• есть срок годности;
• требуется соблюдение условий хранения;
• возможна только «горячая» BGA накатка;
• при избытке флюса припой может «выпрыгнуть» из ячейки;
• при неплотном прилегании трафаретной пластины или при её температурной деформации возможно слипание контактов.
• Особенности применения шаров для процесса напайки:
• надо иметь запас разных диаметров;
• можно использовать технологию как «холодной», так и «горячей» напайки;
• четко дозированный объем припоя;
• можно напаивать контакты при отсутствии трафарета.

Емкости с шариками-припоем

Обучение пайке

Начинать паять лучше под руководством опытного наставника. Который поможет откалибровать термовоздушную паяльную станцию, для того чтобы паять на «реальных» температурах. Температурный режим очень важен при выпаивании микросхем. При превышении температуры можно «угреть» плату, определяется легко из-под микросхем (на компаунде) вылетают шарики припоя. А при заниженной температуре часто «отрывают пятаки» повреждают шариковые выводы на системной плате. Тонкостей в обучении пайке очень много, например в какую сторону направлять фен, чтобы не повредить рядом установленные микросхемы. Или как убрать компаунд с микросхемы со стеклянным корпусом, так чтобы не повредить сам корпус чипа. Или как медной оплеткой подготовить контактную площадку на плате, так чтобы не повредить маску.

Обучение пайке Исаев Максим

Свойства микросхем в корпусах BGA

В отличие от корпусов классических микросхем, у которых выводы расположены по бокам устройства, компоненты BGA типа в качестве электродов имеют шаровидные площадки на нижней широкой прямоугольной поверхности изделия. Поэтому выводы смонтированной микросхемы закрыты самим корпусом интегрального компонента. Такая конструкция в большой степени защищает их от скопления загрязнений между выводами и появлению нежелательных гальванических связей. Однако это накладывает ограничения на методы пайки, качество соединений и делает невозможным визуальное исследование состояния монтажа.

На качество монтажа чипов, упакованных в корпуса BGA типа, влияет состояние интегральных компонентов. Дефектами могут быть:

• заводской брак;
• нарушение технологии лужения выводов, использование некачественных материалов;
• ненадлежащие условия хранения, отсутствие целостности упаковки;
• повреждения при транспортировке, падения, механические воздействия и др.

Для восстановления состояния выводов используют реболлинг. Эту операция применяют, в основном, для демонтированных микросхем и для BGA компонентов, которые подверглись механическим воздействиям или длительное время хранились в разгерметизированном состоянии.

РазновидностиПравить

• FBGA: LFBGA, TFBGA, VFBGA, WFBGA, UFBGA
• FLGA: TFLGA, VFLGA, WFLGA
• PBGA: PBGA, PBGA-H, PBGA-MD
• Extremely Thin
• Array Packages

Как непрофессионалу понять, что нужна эта операция?

Дефекты пайки приводят к дребезгу, пропадающему контакту, перепаду напряжения, изменению тока нагрузки. Старт холодного и теплого блока отличаются, а техника ведет себя нестандартно. Самое опасное в дефектах пайки (микротрещинах) — это искрение и воздушный пробой в работающей электронике. Всё это может сопровождаться сильным нагревом из- за малого сечения проводника. При этом плата начинает чернеть и обугливаться, появляется нагар, который проводит электрический ток.

Что приводит оборудование к такой поломке до и после ремонта?

Разные микросхемы в сложной промышленной электронике отвечают за разные функции: питание, управление процессами, системами охлаждения и пр. Правильная работа микросхемы в таком корпусе возможна только при однородности и одинаковой форме шариков BGA и полноценном контакте спаиваемых поверхностей. В процессе эксплуатации удары, вибрация, перегрев, перепады напряжения, а также засорение системы охлаждения и отсутствие своевременной очистки приводят к деградации компонентов системы. В некоторых случаях невнимание к первым признакам оборачивается потерей микросхем без возможности восстановления. Для устаревшего или произведенного в единственном экземпляре на заказ это критично. Отслеживание нехарактерных проявлений и регулярное обслуживание уберегут технику от серьезной аварии и масштабного ремонта.

Подготовка деталей к пайке

Перед монтажом микросхемы необходимо подготовить «пятаки» (контактные площадки) находящиеся на PCB. Надо убрать остатки припоя и компаунда. Для начала выставив 150 градусов, прогревают PCB термофеном или на столе преднагревателе. После размягчения компаунда его остатки соскребают деревянным шпателем или зубочисткой. По окончании операции посадочное место очищают изопропиловым спиртом и мягкой щеткой.

После очистки от компаунда приступают к удалению остатков припоя с контактных выводов. Эту операцию называют деболлинг. Для очистки используют паяльник с контролем температуры, например, это может быть паяльная станция YIHUA-852D+.

Передняя панель ПС YIHUA-852D+ отражающая текущую температуру нагрева

Как только площадка будет очищена можно приступать к удалению остатки флюса и других загрязнений.

Для облегчения снятия остатков припоя можно пролудить контакты низкотемпературным сплавом Розе.

При запайке старого или донорского чипа его контактные площадки также требуют очистки. Удаление припоя, а также остатков компаунда выполняется по той же технологии, что используется для PCB платы.

Для смывки различных загрязнений можно использовать: деионизованную (без ионов) воду, изопропиловый спирт или ацетон, а также обычную зубную щетку.

Проверяем состояния элементов

После очистки контактов выполняется оценка их состояния. Выявляются дефекты PCB, повреждения её контактных площадок и маски. Для этого необходимо воспользоваться микроскопом (МС).

Наиболее подходящими, для этого, считаются стереоскопические микроскопы. Однако некоторые мастера предпочитают промышленные микроскопы.

К преимуществам стереомикроскопов можно отнести:

• получение объемного изображения, что удобно для оценки компонентов, их состояния, отсутствия повреждений;
• большое рабочее расстояние позволяет работать различным инструментом (паяльник, фен и др.);
• защитное стекло, для протекции оптики от испарений, брызг припоя, а также высокой температуры.

Ряд моделей стереомикроскопов выполняются тринокулярными. Это позволяет установить на них камеру и выводить изображение на монитор или записывать видео рабочего процесса.

Стереоскопический микроскоп Crystallite ST-7045 (слева) и промышленный микроскоп Saike Digital SK2700HDMI-T2H (справа)

К достоинствам промышленных микроскопов можно отнести:

• компактность;
• большое рабочее расстояние;
• наличие цифровой видеокамеры.

Для выбора подходящего именно вам микроскопа ознакомьтесь со следующими статьями: «Как выбрать бинокулярный и тринокулярный стереомикроскоп», «Выбираем промышленный микроскоп» и «Обзор цифровых микроскопов Saike Digital».

При оценке контактов проверяют их состояния, а также необходимость выполнения восстановительных работ, качества пролуженности контактов, а также общее состояние электронного компонента и PCB.

НедостаткиПравить

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

Во время обучения пайке важно научиться:

• диагностике плат,
• схемотехнике,
• основам радиотехники,
• демонтажу (выпаиванию) микросхем,
• удалению компаунда,
• пайке bga микросхем.

Замер падения напряжения Исаев Максим

А теперь подробнее.

Главное, на чем стоит сфокусировать свое внимание, это диагностика устройства. Так как речь идет про пайку bga, соответственно здесь и далее будем рассматривать системную плату смартфона и ноутбука.

Необходимость ремонта плат с BGA

Замена BGA чипов в первую очередь обусловлена выходом их из строя, во вторую — обрывом паяного контакта. Повреждение контактного соединения приводит к тому, что микросхема перестает полностью или частично осуществлять свои функции. Это отрицательно влияет на функционирование самого устройства и может привести к его полному выходу из строя.

Признаки повреждения BGA компонентов:

• после включения устройства дисплей остается черным, хотя индикаторы включения горят;
• устройство самостоятельно отключается через несколько минут или секунд после включения;
• устройство самопроизвольно многократно перезагружается;
• нет изображения;
• устройство включается не с первого раза.

Причины выхода микросхем из строя:

• перегрев, вызванный нарушением охлаждения;
• подача высокого напряжения, вызванное коротким замыканием, пробоем изоляции и т.п.;
• физическое разрушение микрочипа, вызванное ударом или деформацией.

Причины повреждения шариковых выводов:

• нарушение технологии запайки (загрязнение, не верная температура, время нагрева или охлаждения);
• не верный подбор материалов (флюса, размера BGA шаров, припоя);
• разрушение из-за попадания влаги;
• механические воздействия (удары, деформация).

Обучение схемотехнике

Зная расположение элементов на плате, их характеристики и взаимосвязи проведение диагностики сильно упрощается. В сервисных центрах применяются следующие программы:

• Zillion x Work,
• Phoneboard,
• WIXINJI.

Zillion x Work Исаев Максим

Микроскоп бинокулярный. Для чего он, в какой момент используется?

Микроскоп бинокулярный или стереомикроскоп необходим инженеру для рассматривания миниатюрных электронных компонентов во время диагностики и оценки качества ремонта. Также он используется для поиска трещин, коррозии проводников печатной платы, позиционирования элементов поверхностного монтажа, чтения маркировки. Этот инструмент имеет 2 окуляра и один объектив, что позволяет ему демонстрировать объемное стереоизображение. Благодаря этому мастер видит все повреждения не на плоскости, а в трехмерном измерении. Стереоскоп значительно улучшает глубину диагностики и ускоряет ремонт.

Демонтажные работы

Прежде всего, необходимо извлечь печатную плату с микрочипом, которая находится в устройстве. Корпус надо вскрывать аккуратно, чтобы ни в коем случае не повредить его. Так как в ремонте нуждаются самые разные устройства: телефон, ноутбук, планшет, телевизор, то для их разборки требуется специальный инструмент. Неудобно и ненадежно каждый раз выискивать что-то подходящее из подручных средств для этого. Поэтому хорошим выбором станет универсальный набор инструментов, который поможет аккуратно вскрыть корпус любого современного устройства.

Универсальный набор инструментов ремонтника

Убираем компаунд

Часто, особенно в мобильных устройствах, можно встретить чипы залитые специальным веществом. Это вещество – специальный компаунд. Он позволяет надежно герметизировать элементы. Под них не попадает случайно пролитая вода, а также не сконденсируется влага. Дополнительно компаунд обеспечивает надёжную фиксацию микрочипа, защищая его контактные соединения от разрыва при вибрации, а также ударах. Однако за всеми этими преимуществами стоит сложность снятия зафиксированных компаундом электронных компонентов.

Удалите компаунд по периметру чипа, а также с прилежащих к нему областей. После этого можно приступать к процедуре нагрева микрочипа и его снятию.

Извлекаем микросхему

Ремонт начинается с демонтажа электронного компонента с печатной платы. Для удобства ремонтируемую PCB нужно зафиксировать. Для этого можно воспользоваться специальным держателем. Такое приспособление будет удобно даже при обычных ремонтных работах с электроникой. Определится с держателем вы можете, прочитав нашу специальную статью: «Обзор держателей для печатных плат «третья рука»».

Платодержатели: BEST BST-001C (слева) и BANGSTOOL LFJH400 (справа)

Для снятия микросхемы необходимо прогреть припой соединяющий её с PCB до температуры плавления. Для решения этой задачи можно воспользоваться термовоздушной паяльной станцией (ТВ ПС), либо инфракрасной паяльной станции (ИК ПС).

Термовоздушные станции удобны для выполнения большинства операций по BGA и SMD пайке. Эти устройства компактны, просты в эксплуатации и обслуживании. Подробнее о выборе термовоздушных ПС можно прочитать в статье: «Как выбрать термовоздушную паяльную станцию?».

Термовоздушная ПС Quick 857DW+ (слева) и YIHUA-852D+ (справа)

Инфракрасные ПС имеют больший функционал и предназначены для выполнения серьёзных ремонтных работ. Таких, как: пайка процессоров, видеочипов, реболл графического процессора, микрочипов памяти, а также других.

Их ключевые особенности:

• наличие верхнего и нижнего нагревателей;
• точный контроль температуры нагрева за счет применения термоконтроллера или ПЛК (программируемого логического контроллера);
• дополнительное оборудование в виде вакуумного пинцета, системы позиционирования.

Более подробно о преимуществах, а также критериях выбора ИК ПС можно прочесть в наших статьях: «Как выбрать ИК станцию» , «Обзор паяльных станций или как выбрать паяльную станцию», «ТОП ИК станций».

Инфракрасные ПС для BGA корпусов: ACHI IR 6500 (слева) и Dinghua DH-A2E (справа)

Если микросхема вышла из строя, то при демонтаже можно не сильно беспокоиться о ее перегреве. В такой ситуации важно не повредить саму плату, соседние электронные компоненты, а также пластиковые элементы. Для обеспечения этого надо:

• при работе с термовоздушными нагревателями использовать насадки концентрирующие воздушный поток;
• при использовании ИК станций – оснащать их концентратором, насадкой или диафрагмой фокусирующей, или ограничивающей поток инфракрасного излучения;
• для защиты термочувствительных деталей и электронных компонентов от высокой температуры наклеивать на них алюминиевую клейкую ленту, медный самоклеящийся скотч или полиимидный термоскотч.

Ленты медная, лента алюминиевая, полиимидный скотч

Если предполагается, что компонент не поврежден, то контроль температуры при ее демонтаже очень важен. При использовании термовоздушных фенов выставляют температуру воздушного потока в 300-350 градусов, а на ИК ПС выбирается соответствующий профиль нагрева. В процессе нагрева обязательно выполняют контроль температуры термопарой, пирометром или тепловизором.

Для снятия еще горячего микрочипа, чтобы не обжечься, а также не повредить его при снятии, нужно воспользоваться вакуумным пинцетом.

Паяльник для пайки. Чем отличаются паяльники для электроники, как это влияет на качество пайки?

Для работы с электронными компонентами профессионалы имеют набор паяльников, отличающихся от обычных электропаяльников для пайки проводов. Они меньше по размеру и имеют более тонкие варианты заточек и специальные наконечники. Узкопрофильные паяльники предназначены для нанесения тонкого слоя припоя или точечного нагрева. Также, как и более массивные для более грубых работ, паяльники для электроники бывают нихромовые, керамические, индукционные и импульсные.

Паяльники различного типа нагрева имеют и разные варианты контроля за температурой жала для поддержания температуры в точке пайки. Также для качественной пайки необходим запас по мощности и быстрая реакция блока управления на изменение температуры в зоне пайки. Чем стабильнее температура в области пайки, тем лучше результат.

Термовоздушная паяльная станция. Для чего она?

Термовоздушная паяльная станция представляет собой мощный фен, где для нагрева используется не жало, как в электропаяльниках, а струя горячего воздуха высокой температуры (до 500 градусов). Стабильная температура поддерживается регуляторами мощности, а температура отображается на индикаторе станции. Воздух поступает по гибкому шлангу на сопло и передается на поверхность через насадки разного размера, что предохраняет от нагревания соседние элементы. Этот инструмент незаменим для щадящего демонтажа и максимальной плотности соединений при монтаже микросхем. Такая паяльная станция применяется при вспомогательных работах для оплавления шариков на микросхеме. Также в такой конструкции специалисты паяют микросхемы BGA с малым количеством выводов для сокращения времени замены таких микросхем.

Нижний подогрев для пайки BGA. Для чего применяется, что дает? Какая температура необходима? Какие альтернативы такого метода?

Если для демонтажа микросхемы от платы нагревать только микросхему, ее температура может быть выше, чем температура шариков припоя и платы. Это грозит перегревом и выходом из строя микросхемы, которая может быть вполне рабочей и не нуждаться в замене. Кроме того, верхний прогрев не создает одинаковую температуру по всей поверхности микросхемы, что не подходит для больших чипов.

Нижний подогрев обеспечивает равномерный прогрев плат большой площади (от 100 до 600 мм), при этом практически исключаются геометрические изменения плоскости плат. Без этого невозможно, не повредив плату, снять большой чип и совершенно невозможно установить обратно. Плата встанет “пузырем”. Температура нижнего подогрева выставляется алгоритмами программного обеспечения паяльной станции и составляет, в зависимости от профиля, примерно 200 градусов.

При одновременном прогреве сверху и снизу шарики плавятся равномерно по всей площади, что позволяет быстро демонтировать микросхему и предотвращает разрушение проводников на печатной плате.

ПреимуществаПравить

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 жестий, 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.

Реболлинг — это несложно

Процесс реболла только кажется сложным и трудоемким. Однако при должной практике вы быстро «набьёте руку» и повысите свои навыки. Четко соблюдая технологию, а также контролируя температурный режим вы добьётесь высокого качества ремонтных работ.

Однако не стоит забывать и об оснащении своего рабочего места. Имея необходимое оборудование, вы сможете выполнять весь комплекс ремонтных работы на высоком уровне. Чтобы выбрать необходимые приборы и инструменты мы советуем заглянуть в соответствующие статьи: «Выбираем оборудование для ремонтной мастерской. Часть 1.», а также «Выбираем оборудование для ремонтной мастерской. Часть 2.».

Если же у вас остались какие-либо вопросы, то их можно направить нашим консультантам. Они всегда готовы помочь.

Технологии реболлинга

Технология наплавления контактных соединений едина для всех компонентов. Она не зависит от того выполняете вы реболлинг процессора, чипа памяти или же это реболлинг видеочипа. Для эффективного выполнения наплавки требуется только практика. Совершенствовать свои навыки можно на неисправных компонентах. Но для начала разберемся с основами технологии реболлинга.

Реболлинг пастой

Пасту для пайки можно использовать при отсутствии шаров подходящего диаметра. При использовании этой технологии нужно контролировать прилегание трафаретной пластины, а также наполненность его ячеек. Не должно быть избытка флюса, а также остатки паяльной пасты не должны находиться на его поверхности.

Ошибки в технологии могут привести к образованию перемычек между контактами, непропаю контактов или выпрыгиванию расплава из ячеек трафарета.

Последовательность операций следующая:

• нанесите флюс, а затем распределите его по контактным площадкам;
• разместите поверх чипа трафаретную пластину, выровняйте её, а затем зафиксируйте всю конструкцию в держателе;
• убедитесь в плотном прилегании пластины, а также отсутствии её изгибания;
• нанесите пастушпателем или лопаткой распределите ее по поверхности заполняя все свободные отверстия, излишки удалите;
• равномерно прогрейте конструкцию термофеном или ИК нагревателем до полного оплавления пасты;
• по окончании оплавления, дайте конструкции немного остыть, а затем аккуратно удалите трафарет;
• под микроскопом убедитесь в качестве наплавления; при необходимости еще раз прогрейте полученные соединения термофеном или допаяйте пропущенные участки;
• после полного остывания смойте с микрочипа остатки флюса.

Накатываем шарики при помощи трафарета

Преимущество шариков – это их строго выверенный диаметр. При их использовании формируются контакты единого размера. Также у них нет срока годности, а это значит, что им не требуется определенных условий хранения, как пастам для пайки. При всем при этом использование шаров значительно ускоряет процесс реболлинга.

В зависимости от используемого трафарета возможны два варианта накатки. Разберем оба.

«Горячая» накатка

При горячей накатке шарики BGA наплавляются без снятия трафаретной пластины.

• нанесите флюс и ровным тонким слоем размажьте его по поверхности микрочипа;
• разместите трафарет, а затем зафиксируйте всю конструкцию в держателе;
• разместите держатель в емкости для сбора излишков шаров;
• насыпьте немного шаров и распределите их по отверстиям кистью;
• выньте трафаретодержатель из емкости и разместите перед собой;
• равномерно прогрейте поверхность термофеном до полного оплавления припоя;
• дав конструкции немного остыть, аккуратно уберите трафарет;
• удостоверьтесь в качестве накатки, а при необходимости дополнительно прогрейте контактные соединения термофеном;
• после полного остывания чипа смойте остатки флюса.

Если трафаретодержатель не имеет площадки для сбора шариков, то разместите его в любой неглубокой емкости. Это позволит вам собрать просыпавшиеся шары и оставив рабочее место в чистоте.

«Холодная» накатка шаров BGA

Для выполнения «холодного» наката используют специальные трафаретожердатели со съемной верхней частью, а также трафаретные пластины с единым размером на 80 мм
или 90 мм.

• нанесите на микрочип флюс тонким слоем распределив его по поверхности;
• разместите чип в трафаретодержателе отцентрировав его;
• разместите трафарет в специальном держателе;
• соедините две части трафаретодержателя;
• выровняйте отверстия с контактными «пятаками» чипа, а затем зафиксируйте всю конструкцию винтами;
• насыпьте шары и распределите их по отверстиям;
• высыпьте излишки шариков, а затем аккуратно удалите трафарет;
• убедитесь, что все шары находятся на своих местах, а при необходимости скорректируйте их положение и доложите недостающие;
• извлеките микрочип из держателя и разместите на термостойкой поверхности;
• выставим минимальную скорость воздушного потока на термофене и равномерно прогрейте шары до их оплавления;
• удостоверьтесь в качестве напайки, в также отсутствии дефектов;
• после полного остывания промойте микросхему.

«Запекания» шаров можно выполнить на инфракрасных паяльных станциях. В таких установках отсутствует риск их сдувания потоком воздуха.

Накатываем шары на микросхему без использования трафаретов

Такой способ реболлинга достаточно трудоемкий. Его выполняют только шариками. Связано это с тем, что вручную нанести одинаковый объем пасты, даже используя шприц-дозатор, невозможно.

Оптимальный способ «накатки», в отсутствие трафарета, – это ручная раскладка шаров по контактным площадкам. Поверхность микрочипа предварительно покрывают флюсом, а затем используя пинцет, медицинский зонд или зубочистку для размещения по контактным площадкам.

По окончанию раскладки выполняется процедура запаивания. Она аналогична той, что применяется при «холодной» технологии.

Для снятия трафарета можно воспользоваться скальпелем либо тонким пинцетом. Помните, что для этого есть всего несколько секунд (не более 15 секунд с момента прекращения нагрева), пока флюс не застыл. Если же опоздать, то придется вновь прогревать микросхему, чтобы добиться размягчения флюса.

СсылкиПравить

• Монтаж печатных плат с BGA-микросхемами
• www.SiliconFarEast.com : «Ball Grid Array (BGA)» (англ.)
• Intel Packaging Databook : «BGA-корпуса» (англ.)

Диагностика

Мастера по ремонту телефонов с большим бэкграундом, говорят, что успех в ремонте на 80% зависит от правильно выполненной диагностики. Поэтому важно при визуальном осмотре обратить внимание на:

• целостность втулок,
• наличие или отсутствие компаунда (полимерная смола),
• «следы» попадания влаги на плату. Это может быть коррозия, изменившие свой цвет индикаторы влаги или радиокомпоненты,
• остатки флюса (свидетельствует, что ранее ремонт уже выполнялся,
• состояние защитных экранов и рамок по периметру платы.

Для диагностики применяется следующее оборудование (в порядке значимости):

• мультиметр,
• лабораторный блок питания,
• USB-tester,
• тепловизор,
• осциллограф.

Замеры мультиметром Исаев Максим

Для диагностики iPhone применяется бесплатная программа 3uTools.

Где ключ у BGA микросхемы?

Как правило, ключ на микросхеме выполнен либо медной металлизацией в виде треугольника или уголка на микросхемах с открытым кристаллом, либо в виде медной полосы на микросхемах, где кристалл залит пластиком. Все контакты на чипах и платах содержат буквенно-цифровой адрес, то есть матрица имеет буквенное обозначение по горизонтали и цифровое по вертикали. Буквы I, O, Q, S, X и Z не используются в обозначениях, так как их можно перепутать с цифрами 1,0, 5, 2. Х не фигурирует, потому что часто используется в наименовании серии электронного компонента у разных производителей. Ключи на плате и микросхеме должны совпадать в процессе установки перед пайкой, как и распиновка.

Припаивание микросхемы

Финальный этап – это припаивание микрочипа на место. Этап является не менее ответственным, а поэтому к нему надо подходить в полном вооружении, – обладая всем необходимым оборудованием и материалами.

Список требуемого оборудования, а также принадлежностей:

Идеальным решением будет использование инфракрасной ПС. Это позволит полностью автоматизировать процесс запаивания, а также обеспечит высокое качество соединения. Однако часть мастеров предпочитают термовоздушные фены или пока не могут позволить себе ИК станцию. В таком случае следует обеспечить соответствующее качество выполняемых работ, а также четкий контроль нагрева.

На этом этапе, для предотвращения возникновения температурных деформаций PCB, нужно использовать предварительные нагреватели. О том, как выбрать предподогреватель можно узнать в статьях: «Как выбрать преднагреватель плат: гайд от Суперайс», а также «Почему так важен предварительный нагрев печатных плат».

Последний этап ремонта выполняется в следующей последовательности:

• осуществляется финальная проверка микрочипа, а также печатной платы на чистоту и отсутствие повреждений;
• контактные площадки на PCB покрывают флюсом, а затем размещают на преднагревателе;
• укладывают микрочип на место и выравнивают его по меткам;

В процессе припайки обязательно выполняют контроль нагрева чипа при помощи термопары подключенной к мультиметру, токоизмерительным клещам, при помощи инфракрасного пирометра или тепловизора.

Для финальной припайки нужно обязательно применять безотмывочный флюс. Он в процессе нагрева полностью испарится, а не останется между микрочипом и платой. Это предотвратит вероятность развития коррозии контактов, а также возникновения токов утечки.

Финальный штрих

По окончании под микроскопом припаивания выполняется общая оценка выполненной работы. При отсутствии дефектов, а также повреждений на PCB возвращают выпаянные элементы. Затем выполняют её отмывку и сборку устройства

Далее проводятся проверка и комплексное испытание отремонтированного оборудования.

Что может быть лучше, чем приятная беседа у костра после тяжёлого дня? Вдосталь наприключавшись в локациях, победив всех противников в сражениях, уставший Стрелок находит безопасное для ночлега место. Там он сможет не только набраться сил и подготовиться к новому дню, но ещё и получше узнать своих спутников.

Дерево диалогов одного из персонажей, WIP

Я ориентировался на диалоги РПГ старой школы: вариативность, нелинейность, много выборов. Ну и дейтсим, конечно же! Романсить можно всё, что движется, а всё, что не движется — двигать и романсить. Но и поссориться со спутниками будет при желании несложно.

В плане возрастного рейтинга игры пока ориентируемся на 14-16. Несмотря на многочисленные пожелания, мы не хотим погружаться в Adult Only нишу. В это плане одним из референсов выступает Hades: несмотря на взрослые темы и эротику, игра не акцентирует на них внимание и оставляет простор для фантазии. Моё убеждение таково:

Дай человеку порно — и он будет счастлив один день. Дай ему недосказанность и намеки — и он будет строчить и рисовать фанфики до конца жизни!

Я и ещё несколько людей вкладываем в этот проект душу, силы и время. К сожалению, из-за загруза на постоянной работе и сложных времён, разработка идёт не так быстро, как хотелось бы, но мы не отчаиваемся. Сейчас мы активно работаем над завершением демо-версии. Было бы здорово, если она понравится игрокам и заинтересует кого-то из издателей, что позволило бы нам заниматься игрой на постоянной основе.

Если у вас возникли по ходу прочтения какие-то вопросы или мысли — поделитесь ими в комментах, буду рад их прочитать и, по возможности, ответить.

Если проект вам пришёлся по нраву — буду очень, коль добавите в вишлисты на стиме.

А за разработкой проще всего следить в паблике ВК.

Спасибо за внимание!

Приемы BGA монтажа

Одним из положительных свойств при пайке BGA компонентов является самоцентрирование. Этот эффект проявляется при формировании паянного соединения, когда расплавленный припой, находящийся на контактных точках печатной платы, соприкасается с разогретыми выводами микросхемы. При этом, если электроды BGA микросхемы расположены в точном соответствии напротив smd-контактов печатной платы, то сближаясь происходит смачивание соединяемых контактов припоем.

В этом случае локальные силы, удерживающие припой в каплевидном состоянии, стремятся равномерно распределиться на поверхности контактов, чем максимально центрируют их расположение. Для проявления такого эффекта необходимо соблюдение дополнительных условий:

• контакты на всей поверхности должны обладать хорошей смачиваемостью припоем;
• корпус в момент соединения не должен быть жестко зафиксирован, но ему нужно иметь возможность смещаться.

Для качественной пайки многовыводных BGA микросхем повышаются требования по копланарности всей поверхности монтажа. Неравномерность плоскости печатной платы может быть устранена частичной шлифовкой, а некопланарность микросхемы нейтрализуется величиной слоя припоя.

Корпуса BGA микросхем имеют классификацию чувствительности к влажности при разгерметизации для подготовки к монтажу. Для некоторых компонентов время хранения составляет всего 24 — 72 ч при 60% RH, поэтому требуется учет и контроль состояния влажности. Если же эти условия были нарушены, то для качественного монтажа требуется длительная сушка в температурном диапазоне +90° С — +125° С в течении 1 — 2 суток. Оснащение производства шкафами сухого хранения позволит увеличить время хранения разгерметизированных BGA микросхем.

Исследование

Каждая глава — это отдельный мир со своими особенностями, заданиями и местными жителями, дружелюбными и не очень. На скрине выше — кусочек уровня первого мира, Дивнолесья, который предстоит посетить нашему герою. Уровень разделён на полянки с тропинками-переходами между ними. На полянках Стрелок может найти полезные предметы, интерактивные объекты, разговорчивых NPC и агрессивно настроенных чиби-мобов. Исследуя локации, игрок приближается к главной цели главы — заполучить в отряд местную принцессу.

Наткнувшись на враждебное существо, Стрелок вступает с ним в поединок.

Техника безопасности

Все работы нужно проводить в хорошо вентилируемом помещении, так как при пайке образуются испарения, которые могут причинить вред вашему здоровью.

На некоторых этапах используются химикаты (например, при отмывке платы и компонентов). От них также выделяются испарения. Поэтому необходимо использовать средства личной защиты: очки, респиратор, перчатки.

Безопасность компонентов

Особую опасность для компонентов представляет статический заряд. Он способен вывести из строя электронные компоненты. Для защиты от статики необходимо использовать антиэлектростатические инструменты и принадлежности. А подробнее о статическом электричестве вы можете узнать в нашей статье: «Что такое электростатический разряд».

Следует помнить, что компонентам может нанести вред высокий уровень влажности, резкий перепад температур, а также любые непредвиденные механические воздействия. Поэтому в помещениях для их хранения и в самой мастерской должны быть приемлемые климатические условия. Рабочее же место мастера должно быть удобным, а также оборудовано всем необходимым оборудованием и принадлежностями.

Как научиться паять

Существует как минимум 3 варианта, при реализации которых вы сможете самостоятельно выполнять ремонты системных плат.

• Договорившись с частным мастером, который работает в сервисном центре.
• В специализированном центре обучения.

Разные способы подразумевают и разную итоговую стоимость и соответственно отличающиеся временные периоды.

Всем успешных ремонтов!

Обучение ремонту телефонов Исаев Максим

Как перепаять BGA микросхему? Какие этапы работы существуют для этой процедуры?

Перепайка микросхемы требует не только опыта работы с высокотемпературным оборудованием и знания технологии, но и максимальной осторожности инженера, так как часто приходится спасать исправную микросхему. Поэтому половина успеха приходится на аккуратный демонтаж. И только опытный мастер может демонтировать чип, не повредив посадочные пятачки чипа и не испортив контактную дорожку. Этапы перепайки включают такие шаги:

• Демонтаж с использованием инфракрасной паяльной станции.
• Удаление припоя специальной впитывающей оплеткой с применением флюса.
• Формирование новых выводов микросхемы из пасты BGA или шариками через трафарет.
• Подготовка площадки.
• Нанесение флюса.
• Позиционирование и монтаж новой микросхемы.

В чем сложность операции, и почему ее не может сделать слесарь на заводе?

Самостоятельно припаять микросхему таким способом можно, только имея полный набор инвентаря, что крайне редко встречается в мастерской штатного технического персонала на производстве. Однако наличие расходников и инструментария не гарантирует высокое качество работы. Теоретические знания можно получить у опытного мастера, но сам процесс требует огромного опыта подобных работ. На результат может влиять даже недостаточные смачиваемость флюсом, удаление припоя и подготовка рабочей области при формально правильном соблюдении технологии.

Какие понадобятся инструменты для пайки?

Профессионалы в ремонтных мастерских имеют целый набор трафаретов для разных микросхем, изготовленных с помощью лазерных технологий. Для подогрева микросхемы необходима инфракрасная паяльная станция, прогревающая одинаково всю площадь печатной платы и сохраняющая выверенную температуру в течение всего заданного времени. Также инженер использует обычную паяльную станцию с паяльником и термофеном, стереомикроскоп для работы с мельчайшими компонентами, лезвия, вакуумный электрический пинцет и обычный пинцет с загнутыми губками для снятия чипа после распаивания и точной установки на плату. Для проведения процедуры применяются различные расходники: флюс, термоскотч, медная оплетка, растворитель флюса и загрязнений.