Технология пайки чипов

Печатные платы широко востребованы при изготовлении бытовой техники и электроники. Они представляют собой диэлектрические пластины с расположенными на них дорожками из токопроводящего материала.

Виды пайки печатных плат

В зависимости от количества одновременно устанавливаемых электронных компонентов пайку делят на два типа:

• Одновременная. Термическому воздействию подвергается диэлектрическая пластина в полном объёме.
• Селективная. Нагрев осуществляется на определенном участке.

Электронные компоненты монтируют по разным технологиям. Способ установки выбирают исходя из технических характеристик деталей.

Волной припоя

Технология широко применяется в производственных масштабах. Работа проводится в следующей последовательности:

• Установка электронных компонентов. Такая технология более востребована при DIP монтаже. Фиксируемые детали располагаются с одной стороны пластины, а токопроводящие дорожки с другой. Ножки электронных компонентов помещаются в сквозные отверстия.
• Нанесение флюса на контактные площадки. Специальные составы обеспечивают надежную фиксацию припоя на металлических контактах.
• Прогрев пластины и устанавливаемых деталей. Технологический процесс пайки плат предусматривает нагрев до высокой температуры.
• Перемещение контактных площадок над расплавленным припоем.

Оборудование создает волну из жидкого припоя. Он омывает контактные площадки и ножки деталей. После остывания удаётся получить надежно зафиксированные элементы.

Этот способ редко используется для фиксации SMD компонентов. Контактные площадки таких деталей находятся на внешней поверхности. По этой причине SMD компоненты подвергаются высокому нагреву.

В паровой фазе

Такой вид пайки печатных плат используется в производственных масштабах. Метод даёт возможность монтировать smd компоненты избегая их перегрева. Работа проводится в следующем порядке:

• Нанесение паяльной пасты на металлические дорожки.
• Размещение комплектующих в соответствии со схемой.
• Установка платы в специальную камеру.

При пайке электронных компонентов таким способом нагрев всех комплектующих паяльной пасты осуществляется паром. Он образуется при кипячении  инертной жидкости.

Отличительной особенностью такого метода является возможность контролировать температуру корпуса электронного компонента. Благодаря отсутствию кислорода и инертным свойствам пара исключается вероятность возникновения окислений.

ИК нагревом

Пайка элементов на печатные платы при помощи ИК-излучения позволяет добиться высоких характеристик готового изделия и избежать перегрева. При этом применяются ламповые или панельные установки.

Нагрев комплектующих осуществляется при помощи направленного пучка инфракрасных лучей. Это позволяет размещать большое количество элементов в непосредственной близости друг от друга.

Конвекционным методом

Этот способ подходит как для SMD, так и для DIP монтажа. Припой нагревается за счет горячего воздуха, принудительно подаваемого на плату. Чтобы исключить вероятность окисления, пайку проводят в среде инертного газа.

С целью увеличения скорости монтажа нагреву подвергаются одновременно все детали. Для этого печатную плату размещают в специальной камере. Регулировка температуры позволяет подобрать требуемый параметр с учетом характеристик паяльной пасты. При использовании этой технологии пайки печатных плат работы проводятся в следующей последовательности:

• Размещают электронные компоненты и наносят на контактные площадки паяльную пасту.
• Помещают изделие в печь и устанавливают требуемую температуру.
• Охлаждают изделие.

Пайка конвекционным методом может проводиться на конвейере. При этом изделие проходит через зоны с разным температурным режимом.

Лазером

Современные технологии позволяют использовать лазерное излучение. При таком способе нагревается небольшой участок. Несмотря на это высокая скорость перемещения лазера позволяет достичь быстрой пайки плат больших размеров.

Широкая область применения лазерного излучения при монтаже элементов небольшого размера обусловлена несколькими особенностями:

• минимальный нагрев корпуса компонентов;
• возможность размещения деталей в непосредственной близости друг от друга;
• минимальная степень окисления.

Благодаря характеристикам лазерного излучения удается достичь высокого качества работ.

Крепление SMD компонентов

Монтаж элементов такого типа не требует наличия отверстий в диэлектрическом материале. Ножки SMD компонентов крепят непосредственно к контактным площадкам на внешней стороне платы.

Такая конструкция позволяет расположить много деталей на участке небольших размеров. При установке учитывают характеристики компонентов. При перегреве некоторые элементы могут выйти из строя.

Применение паяльной пасты

Паяльная паста представляет собой состав из припоя и флюса. Дополнительно в смесь добавляются связующие вещества. Их количество в общем объеме от 5 до 15%. Именно связующие вещества обеспечивают нужную степень вязкости состава.

Паяльная паста наносится на металлические части тонким слоем. После обработки контактов на них размещают электронные элементы. В процессе паста нагревается до нужной температуры.

Автоматизированные технологии

Пайка печатных плат предусматривает размещение на них электронных компонентов. Этот процесс проводится вручную на автоматическом или полуавтоматическом оборудовании. Первый метод часто используется при необходимости заменить небольшое количество деталей. В промышленных масштабах применяют специальное оборудование.

Сотрудники нашей компании используют современные методы пайки печатных плат. В совокупности с высокой квалификацией мастеров это позволяет нам производить качественную продукцию.

Монтаж способами «SMT – SMD» и «THT»

• Технология монтажа в отверстия «THT» (THT – Through Hole Technology)
• Технология поверхностного монтажа «SMT» (SMT – Surface Mount Technology)

Монтаж в отверстия «THT»

В случае технологии монтажа в отверстия «THT» (THT – Through Hole Technology) выводы встраиваемых компонентов (которые могут быть как жесткими, так и гибкими) вставляются в отверстия на лицевой (компонентной) стороне монтируемой печатной платы, а на другой стороне платы (на стороне пайки) выводы деталей припаиваются. Данная операция пайки производится с помощью паяльника, работающего с ‘волной припоя’.

Недостатком  технологии монтажа в отверстия является то, что встраиваемая деталь занимает обе стороны монтажной платы.

Монтаж способом «SMT – SMD»

В случае технологии монтажа приборов «SMD» (SMD  — Surface Mount Device ― поверхностно монтируемый компонент) на поверхность платы, то есть технологии «SMT » (SMT – Surface Mount Technology) выводы встраиваемых компонентов вставляются не в отверстия, а крепятся в соответствующих соединительных точках подключения, имеющихся на плате, в результате чего выводы деталей оказываются в непосредственном контакте с так называемыми контактными площадками (‘pads’), выполненными на плате.

Преимущества способа монтажа на поверхность

• Отпадает необходимость выполнения отверстий в печатной плате
• Большая дешевизна процессов изготовления, при большей их пригодности к автоматизации
• Меньшая площадь, занимаемая компонентами, а тем самым ― большая практичность

Варианты технологии поверхностного монтажа

• Чисто поверхностный монтаж, при котором в плату встраиваются исключительно только поверхностно монтируемые («SMD») приборы;
  Односторонний поверхностный монтаж («REFLOW»);Двухсторонний поверхностный монтаж («двойной REFLOW»);
• Односторонний поверхностный монтаж («REFLOW»);
• Двухсторонний поверхностный монтаж («двойной REFLOW»);
• Смешанный монтаж, при котором в плату встраиваются как поверхностно монтируемые приборы «SMD», так и приборы, предназначенные для традиционного монтажа (встраиваемые через отверстия)

Title

Page load link

Go to Top

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

При монтаже печатных плат на ООО ПО «Промсвязь» используются две технологии:

1). Поверхностный монтаж, или Surface Mount Technologyили ТМП монтаж (ТМП- Технология Монтажа на Поверхности). Зачастую используется терминтехнология по названию компонентов, монтируемых на поверхности

2). Сквозной монтаж в отверстия, или ТНТ- онаж (Throuth Hole Technology).

Монтаж печатных плат производится автоматическим способом и вручную.

ПО «Промсвязь» производит полный монтаж печатных плат размером до 455х264мм «под ключ», включая комплектацию.

Этапы монтажа печатных плат

нанесение заданного количества паяльной пасты на контактные площадки с определенной точностью и контролируемой повторяемостью.

Для установки компонентов на плату используется автоматическая система монтажа компонентов MyData MY 100 LXe , быстро и с высокой точность произвести автоматический монтажкомпонентов по заданной программе, т. к. укомплектована высокоточной головкой «которая обеспечивает механическое и оптическое центрирование, а также высокоскоростной монтажной головкой «

Ниже указаны основные характеристики работы системы монтажа:

После сборки печатные платы проходят этап пайки в конвекционной печи. Двигаясь по конвейеру, печатные платы перемещаются между зонами различной температуры, пиковые значения которой постепенно нарастают, а затем снижаются, что обеспечивает высокое качество пайки.

Пайка производится в конвекционнконвейерной 5-ти зонной выстроить «плавный» термопрофиль

В ванне с расплавленным припоем создаётся волна, через которую движется печатная плата с установленными на неё компонентами. В результате на нижней части платы образуются паянные соединения.

компонентов (монтаж в отверстие)

проведения ремонта печатных плат.

Монтаж производится на современных паяльных станциях ERSA, HAKKO, PACE

с помощью отечественных, так и импортных припоев

В зависимости от , осуществление монтажных работ может проис применением отмывной () или безотмывной

Для удаления остатков флюса применяютНа ПО «Промсвязь»

Возможно так же лакирование плат для влагозащиты.

По требованию проводятся испытания в климатической камере, проверка способности изделий к тепловому износу, температурной выносливости, сухости и влажности. (Диапазон температур до плюс 6, влажность до 95

Готовые изделия после монтажа обязательно проходят этап проверки качества выполненных паянных соединений.

При необходимости проводится процедура регулировки и проверки отдельных фрагментов радиоэлектронных компонентов, а также внутрисхемное программирование микросхем, контроллеров, готовых изделий.

Для предварительной оценки стоимости  и сроков выполнения монтажа печатных плат от заказчика необходима техническая документация.

Требования к документации.

Для оформления заказа на монтаж печатных плат необходимо предоставить:

— Файлы проекта в формате Gerber, PCad; — Спецификацию или перечень элементов с указанием полного наименования компонентов, позиционного обозначения, номиналов и типа корпусов; — Сборочный чертеж платы с указанием вариантов установки, позиционных обозначений и полярностей компонентов. — Файл центров элементов «pick and place» с расширением pnp для автоматического установщика.  — Дополнительные требования к монтажу: изготовление трафаретов, промывка плат под лак и др.

Требования к компонентам для монтажа.

В случае, когда заказчик предоставляет компоненты для монтажа, ему необходимо помнить, что, осуществляя монтаж элементов из вскрытой упаковки, с различными дефектами, теряют силу гарантийные условия, обеспечивающие качество изделий.

Поэтому компоненты, предоставленные для автоматического монтажа, должны удовлетворять следующим требованиям:

-Все компоненты должны быть в заводской упаковке с указанием типа, номинала и корпуса; При монтаже компонентов из вскрытой упаковки, гарантия на качество монтажа данного компонента не распространяется.

-Для полярных компонентов, обязательна одинаковая ориентация ключа в упаковке;

-Упаковка печатной платы не должна иметь

компонентов для автоматического онтаж таких компонентов рассчитывается как ручной монтаж;

-Чувствительные к воздействию влаги компоненты должны поставляться в герметичной упаковке, содержащей заводские индикаторы влажности и пакеты с влагопоглотителем.

-Поставляемые печатные платы должны быть изготовлены в соответствии со специальным действующим стандартом

е допускаются компоненты с деформированными или окисленными выводами, с поврежденным корпусом и прочими дефектами.

Несоблюдение этих требований ведет к росту цены на автоматический монтаж, увеличению срока выполнения заказа.

При выполнении всех вышеперечисленных требований заказчик может быть уверен в качестве производимого ПО «Промсвязь» монтажа печатных плат.

Стоимость каждого заказа рассматривается индивидуально и согласовывается с заказчиком.

Заказать, рассчитать точную стоимость и оценить возможность изготовления Вам помогут специалисты нашего предприятия. Позвоните по тел. 8 (343) 363-22-60 для получения подробной консультации.

Почему с нами выгодно

Начните работу прямо сейчас!

Отправляя форму, я даю согласие на обработку персональны данных в соответствии с Политикой конфиденциальности.

Часто можно услышать, что выводной монтаж также называют монтаж в отверстия, сквозной монтаж, DIP монтаж или монтаж ТНТ-компонентов. Все эти сочетания отражают суть технологии — выводы компонентов устанавливаются в сквозные отверстия печатной платы и монтируются к контактным площадкам.

Выводной монтаж печатных плат можно осуществлять, как с помощью стационарных паяльных станций, так и на автоматических линиях селективной пайки и линиях автоматической пайки методом обволакивания волной припоя.

В «МикроЭМ Технологии» участок выводного монтажа состоит из группы высококвалифицированных специалистов ручного монтажа и операторов, обслуживающих установку селективной пайки.

Участок ручного монтажа

• оборудован индукционными паяльными станциями с мощностью нагрева 150 ватт;
• все рабочие места укомплектованы антистатической мебелью, вспомогательными материалами, на каждом столе предусмотрена вытяжка и освещение;
• при организации участка выводного монтажа были учтены все стандарты и требования к его оснащению.

Выводной монтаж выполняют монтажники с многолетним опытом работы с изделиями спецназначения, прошедшие обучение и получивших квалификационный сертификат специалистов по стандарту IPC-A-610. В рабочее время все сотрудники ТНТ-монтажа соблюдают все требования, предусмотренные протоколом защиты от ESD.

Это позволяет нам гарантировать высокое качество выводного монтажа для наших заказчиков.

Селективная пайка

Автоматизированный выводной монтаж осуществляется с помощью сверхгибкой системы селективной пайки печатных плат Jade Prodex фирмы Pillarhouse.

• оснащена поворотным столом для быстрой смены рабочей зоны и экономии времени загрузки полуфабрикатов и дополнительным оборудованием для пайки в азотной среде;
• конструкция состоит из двух независимых ванн припоя, манипулятора с сменными соплами, регулирующими площадь точки оплавления и двух столов карусельного типа, позволяющих проводить одновременный монтаж печатных узлов в первой зоне и подготовку последующих полуфабрикатов на втором рабочем столе;
• имеется большой набор сменных насадок с различными диаметрами от 2,5 мм до 8 мм и более;
• существует возможность использовать как свинцовый припой, так и бессвинцовый;
• установка оборудована капельно-струйной системой флюсования с двойным управлением. Автоматическая смена ванн с припоем ускоряет работу;
• в процессе монтажа осуществляется автоматический контроль предварительного нагрева с обратной связью, а также лазерный контроль деформации платы.

Использование установки селективной пайки значительно снижает трудоемкость и временные затраты при выполнении операции монтажа, соответственно, уменьшается стоимость изготовления изделия.

В настоящее время выводной монтаж все чаще уступает монтажу планарных компонентов, но все же для некоторых отраслей, таких как силовая электроника, источники питания, высоковольтные модули, сквозной монтаж остается наиболее предпочтительной технологией.

В каких случаях целесообразно использовать ручной выводной монтаж?

Ручной ТНТ-монтаж рекомендуется использовать в следующих случаях:

• небольшой объем заказа;
• сборка нескольких макетных образцов электронных модулей;
• платы не подходят для автоматизированного монтажа;
• при окончательном монтаже выводных компонентов после поверхностного монтажа.

На данном этапе развития электроники полностью отказаться от ручных операций при выводном монтаже невозможно.

Опытные монтажники на производстве «МикроЭМ Технологии» тщательно проверяют внешний вид каждого компонента перед установкой, что позволяет избежать проблем с качеством готового изделия.

Селективная пайка или автоматическая волновая пайка?

Технология пайки волной используется для монтажа ТНТ-компонентов, которые распложены на одной стороне платы.

Такая технология очень распространена при сборке крупных партий электронных модулей. При этом она имеет ряд особенностей.

Ключевым преимуществом пайки волной является сравнительно высокая производительность для автоматизированного монтажа электронных компонентов.
Также в связи с быстрой передачи тепла волновая пайка эффективна при монтаже компонентов, которые установлены в металлизированные отверстия.

У данной технологии есть также и свои минусы: значительная масса припоя постоянно находится в рабочих емкостях (100-500 кг), необходимость значительных рабочих площадей, так как размеры оборудования составляют около нескольких метров, окисление припоя неиспользованного в течении ограниченного промежутка времени при переналадке оборудования.

Стоит отметить, что применение технологии пайки волной выдвигает определенные требования к разработке печатной платы. Правильная трассировка проводящего рисунка уменьшает вероятность появления дефектов пайки.

Селективная пайка — относительно новая технология, которая позволяет осуществлять выборочный монтаж только DIP -компонентов. Способ требует минимальное количество доработок для оптимизации печатных плат под данную технологию и дает возможность монтировать большинство существующих типов выводных компонентов. Селективная пайка обеспечивает значительно более высокую производительность в сравнении с ручным монтажом.

При селективной пайке нагрев платы происходит только в области пайки, как при монтаже обычной стационарной паяльной станцией, что и отличает ее от пайки методом обволакивания волной припоя.

Селективную пайку целесообразно применять при условии, если в состав электронного модуля входят планарные компоненты и небольшое количество DIP-компонентов, расположенных на обоих поверхностях печатного узла

В связи с снижением частоты использования выводных компонентов оборудование для селективной пайки применяется все чаще.

По сравнению с пайкой волной селективная пайка является более экономически выгодным вариантом.

Преимущества селективной пайки:

• не приводит к лишнему нагреву платы;
• позволяет применять больше типов компонентов;
• снижает вероятность появления дефектов;
• уменьшает подготовку к монтажу;
• исключает нанесение защитной маски.

Дата публикации: 18.05.2022

Аббревиатура SMD часто используется для технологии поверхностного монтажа. Однако необходимо проводить реальное различие между понятиями самой технологии и используемых в ней элементов. Таким образом, (SMT) или, если расшифровать английскую аббревиатуру, технология поверхностного монтажа — это процесс, при котором электронные компоненты (SMD) монтируются на поверхность печатной платы. Также монтируемые составляющие называются чип-компонентами. В их число входят:

• светодиоды;
• резисторы;
• транзисторы;
• конденсаторы;
• стабилизаторы и т.д.

Технология поверхностного монтажа SMT постепенно сменила устаревшую технологию отверстий, при которой электронное устройство вставляется в отверстия печатной платы. Эта технология до сих пор используется в небольших сериях. Крупные производители используют SMT, потому что данный процесс установки полностью автоматизирован. Это также более дешевая технология. Компоненты можно размещать с каждой стороны платы, что позволяет уменьшить размер и габариты конечного продукта. Предварительное сверление не требуется. Количество бракованных изделий при использовании SMT-технологии уменьшилось.

В светотехнике многие производители используют стандартные панели со сварными элементами, в том числе светодиодными модулями. Однако трудно гарантировать качество и оригинальное происхождение внутренних электронных устройств. Все части чипа имеют одинаковую форму и не имеют маркировки производителя из-за очень маленького размера.

Наличие собственной серии SMT дает возможность создавать разные типы агрегатов, с разными наборами компонентов для выполнения конкретных задач, использовать проверенные компоненты и осуществлять контроль их монтирования на каждом этапе процесса.

Основные этапы установки SMT

Сначала паяльная паста наносится на заготовку платы трафаретным принтером. Паста представляет собой твердую массу, состоящую из сварочных смол и смол с различными химическими добавками – флюсами. В светотехнике в основном используются свинцовые, оловянные и серебряные пасты, поскольку они плавятся при более низких температурах, что важно для светодиодов.

После нанесения пасты детали конвейером транспортируются к установщику SMD, где робот укладывает их по заданным программам. Сами заготовки автоматически подаются конвеерной лентой на бобинах. У установщика есть оптическая система, которая распознает компоненты и проверяет их центровку, а также приспособления для монтажа деталей и размещения их на поверхности панели.

После сборки компонентов плита помещается в печь, где происходит спайка. В нашем производстве используется печь с 16 зонами. Сначала нагреваются обе стороны пластины. Флюсы активируются теплом и освобождают детали от загрязнителей и окислов. Флюс улучшает смачивание, когда наносится припой, а также служит для предотвращения повторного окисления в процессе спайки.

Многоступенчатый нагрев равномерно распределяет расплавленный припой по поверхности деталей и гарантирует качественное соединение. Можно сказать, что одной из важнейших технологических особенностей процесса сварки SMT является температурный профиль. Он зависит от размера и теплоемкости печатной платы со всеми деталями и рассчитывается техническим специалистом для каждого продукта в серии. Важно подобрать время нагрева и температуру так, чтобы паста расплавилась, не повредив электронные компоненты.

Ошибки при монтаже SMT

Ошибки могут возникать на разных этапах изготовления. Например, если паяльная паста наносится вручную, ее количество может быть слишком большим или слишком маленьким, и в соединениях могут появиться каверны. Некоторым нарушениям даже дали технические названия.

«Надгробие»

Чрезмерное поверхностное натяжение детали заставляет ее подниматься пол прямым углом к поверхности платы. В результате лишь один вывод припаивается к контакту.

«Собачье ухо»

Паста неравномерно распределяется в отпечатке, что может вызвать припойную перемычку.

Эффект «холодной пайки»

Из-за отсутствия нужной температуры при пайке контакт имеет серую, пористую и неровную поверхность.

«Попкорн»

Причина этого дефекта – неправильное хранение чувствительных к влаге компонентов, особенно микросхем BGA. Возникает он из-за испарения влаги, поглощаемой корпусом. При нагревании в печи влага испаряется, а выходящий пар вытесняет припой из пасты. При этом в самом элементе изначально образуется полость, которая затем превращается в трещину.

После остывания пасты платы промывают от оставшегося флюса и других агрессивных субстанций, после чего проверяют работу аккумуляторов.

Плюсы собственной монтажной линии SMT

Производитель может быть абсолютно уверен, что на плате размещены товары, купленные у проверенных поставщиков. Это практически невозможно, если он имеет дело с готовыми панелями. Все части чипа имеют одинаковую форму и не маркируются из-за очень маленького размера.

Вариативное проектирование

Возможность конструировать разные типы плат с разными составными частями под конкретные производственные задачи позволяет сократить изготовление осветительных приборов и при необходимости корректировать расположение и набор деталей.

Доступность многоуровневого контроля

Речь идет о возможности проверить монтаж на каждом этапе, чтобы убедиться в качестве соединений. Это позволяет получать платы без существенных дефектов.