Как припаять bga микросхему феном

Содержание

Как припаять bga микросхему феном

В данной статье мы попытаемся ответить на вопросы, связанные с подбором паяльного флюса в случае пайки интегральных BGA микросхем и их реболлинга (накатки шариковых выводов).

Чем и как паять микросхемы

Современные радиоэлектронные устройства невозможно представить без микросхем – сложных деталей, в которые, по сути, интегрированы десятки, а то и сотни простых, элементарных компонентов.

Микросхемы позволяют сделать устройства легкими и компактными. Рассчитываться за это приходится удобством и простотой монтажа и достаточно высокой ценой деталей. Цена микросхемы не играет важной роли в формировании общей цены изделия, в котором она применяется. Если же испортить такую деталь при монтаже, при замене на новую стоимость может существенно увеличиться. Несложно припаять толстый провод, большой резистор или конденсатор, для этого достаточно владения начальными навыками в пайке. Микросхему же надо припаивать совсем иным способом.

Чтобы не произошло досадных недоразумений, при пайке микросхем необходимо пользоваться определенными инструментами и соблюдать некоторые правила, основанные на многочисленном опыте и знаниях.

Как паять микросхемы BGA поверхностного монтажа?

Главная страница » Как паять микросхемы BGA поверхностного монтажа?

Как паять (менять) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA?

Практически вся современная электроника, включая планшеты, ноутбуки, смартфоны и т.п., содержат на материнских платах микросхемы поверхностного монтажа. Конструкция таких микросхем отличается тем, что вместо классических — проволочных выводов, содержит шариковый массив. То есть некое количество металлических контактных точек, представляющих по факту кусочки припоя в виде небольших шариков. Такие шарики, соответственно, невозможно вставить в традиционные отверстия на плате, но можно паять чипы BGA к монтажным площадкам. Это и есть поверхностный монтаж. Рассмотрим, как паять микросхемы BGA, а также необходимое оборудование для работы.

Как проходит пайка корпусов BGA типа

Отличительной особенностью электронных технологий является всё большее уплотнение монтажа радиокомпонентов и микросхем, что стало причиной появления корпусов типа BGA. При их пайке обрабатывается сразу несколько контактных ножек и площадок, располагаемых под днищем цифрового контроллера или небольшого по размерам чипа.

Подобная микроминиатюризация зачастую оборачивается известными неудобствами, вызванными сложностью ремонта (пайки) элементов, размещённых в корпусе BGA. При обращении с ними действовать следует очень аккуратно, соблюдая определённые предосторожности и рекомендации. Таким образом, BGA пайка предполагает хорошо продуманную методику обработки контактов микросхем известного класса.

Правила работы паяльным феном

Инструментальная электроника развивается одновременно с электроникой общей, что выливается в непрерывное совершенствование применяемых во время ремонта инструментов.

Одним из таких инструментов стал паяльный фен. Многие современные бытовые приборы, такие как телевизоры, планшеты, ноутбуки, можно отремонтировать только с его помощью.

Почему прогрев платы не решает проблему

Как метод диагностики, прогрев — это хороший вариант. С помощью прогрева можно временно восстановить контакт и понять, в чем дело. Но даже если вы используете качественный флюс, прогрев микросхемы не решит основную проблему — плохой контакт микросхемы в платой. Тем более, прогрев не удаляет окислы, а даже увеличивает их.

Почему это не ремонт

Шары припоя на микросхеме могут быть сильно окислены или даже оторваны от платы. Даже самый качественный флюс не сможет полностью удалить окислы без смешивания припоя паяльником. А если контакт оторван от платы, то прогрев и вовсе бесполезен.

Да, вы можете восстановить прогревом микроскопические контакты, но даже если будет небольшой удар или вибрация на плате, контакт снова нарушится. И еще одной проблемой окисленных контактов является повышенное сопротивление, из-за которого наступает перегрев микросхемы.

А оторванные контакты можно восстановить только после снятия чипа с платы.

Еще одна главная проблема есть у микросхем с подложками. Сама BGA микросхема небольшого размера присоединяется маленькими шариками, которые держатся на большой подложке.

А сама подложка припаивается к плате шариками большего диаметра. И даже если вы перекатаете (сделаете реболинг микросхемы) микросхему, то и это не решит проблему.

Вся неисправность и плохой контакт может быть в этой маленькой микросхеме, а не подложке. А прогреть эту микросхему невозможно качественно и надежно.

Недобросовестное использование

Поэтому, после прогрева платы многие недобросовестные сервисные центры дают гарантию по несколько месяцев и берут за прогрев платы как за стоимость нового чипа. А после этого устройство снова ломается. Хотя при качественной замене микросхемы или замены платы, устройство проработает еще не один год

О BGA микросхемах

Использование корпусов с выводами в виде шариков, вместо привычных пинов, в настоящее время стало безальтернативным в микро и радиоэлектронике.

bga chip

Чип с выводами BGA

Из основных преимуществ в использовании микросхем данной конфигурации, отметим:

  • экономию места на плате;
  • малые наводки;
  • теплопроводность, за исключением элементов материнских плат и видеокарт компьютеров.

Из недостатков выделяют: негибкость выводов, сложность установки и необходимость дополнительного рентген контроля после монтажа данных микросхем.

Что необходимо для работы

Паяльный фен, который еще называют термовоздушной паяльной станцией, представляет собой многокомпонентный инструмент с большим числом функций, для ремонта современных устройств. Он позволяет выполнять пайку компонентов СМД, конденсаторов, светодиодов и других деталей. То же касается и чипов BGA-типа, делающих монтаж более плотным. Сегодня почти каждая электронная начинка в современных устройствах изготовлена таким образом.

Чтобы паять смд-компоненты, необходимы такие материалы и приборы:

  • собственно, сам фен;
  • насадки к нему;
  • флюс с паяльной пастой;
  • оплетка из меди;
  • какое-нибудь приспособление для поддевания деталей (пинцет, например);
  • средне-мягкая щеточка;
  • линза;
  • паяльник с более тонким жалом по сравнению со стандартным;
  • трафарет для «перекатки».

Грамотно работать паяльным феном – значит соблюдать осторожность, иметь ангельское терпение, и быть предельно аккуратным.

Оборудование для пайки

Для пайки микросхем можно использовать различное паяльное оборудование, начиная от простейшего – паяльника, и заканчивая сложными устройствами и паяльными станциями с использованием инфракрасного излучения.

Паяльник для пайки микросхем должен быть маломощным, желательно рассчитанным на напряжение питания 12 В. Жало такого паяльника должно быть остро заточено под конус и хорошо облужено.

Для выпаивания микросхем может быть применен вакуумный оловоотсос – инструмент, позволяющий поочередно очищать ножки на плате от припоя. Этот инструмент представляет собой подобие шприца, в котором поршень подпружинен вверх. Перед началом работ он вдавливается в корпус и фиксируется, а когда необходимо, освобождается нажатием кнопки и под действием пружины поднимается, собирая припой с контакта.

Более совершенным оборудованием считается термовоздушная станция, которая позволяет осуществлять и демонтаж микросхем и пайку горячим воздухом. Такая станция имеет в своем арсенале фен с регулируемой температурой потока воздуха.

Очень востребован при пайке микросхем такой элемент оборудования, как термостол. Он подогревает плату снизу, в то время, как сверху производятся действия по монтажу или демонтажу. Опционально термостол может быть оснащен и верхним подогревом.

В промышленных масштабах пайка микросхем осуществляется специальными автоматами, использующими ИК-излучение. При этом производится предварительный разогрев схемы, непосредственно пайка и плавное ступенчатое охлаждение контактов ножек.

Выпаивание чипа

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

Компаунд

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

  • Дополнительная фиксация радио компонентов и bga микросхем на плате.
  • Защита не изолированных контактов от попадания влаги.
  • Повышение прочности платы.

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

Снятие компаунда

Последовательность демонтажа

  1. Внимательно осмотреть плату, на предмет ранее выполнявшихся ремонтов.
  2. Выполнить диагностику, произвести необходимые измерения.
  3. Подготовить плату к пайке, удалить защитные экраны, наклейки. Отключить и убрать коаксиальный кабель.
  4. Закрепить motherboard в соответствующем держателе.
  5. Удалить компаунд вокруг демонтируемого чипа. Температура на фене при этом 210 – 240 градусов Цельсия.
  6. Установить теплоотводы. Место установки теплоотводов зависит от месторасположения выпаиваемой микросхемы.
  7. Феном прогреть плату в течение нескольких секунд. Тем самым повышаем температуру платы, для того чтобы флюс растекался равномерно.
  8. Нанести FluxPlus, или любой другой безотмывочный флюс, на поверхность чипа.
  9. Направить поток горячего воздуха на выпаиваемый элемент. Температура при демонтаже 340 градусов Цельсия. Как понять, что припой расплавился и настало время убирать микросхему с платы? Для этого существует несколько способов:
    • Отслеживать время по секундомеру.
    • Отсчитывать секунды про себя.
    • “Толкать” зондом или пинцетом саму микросхему или рядом расположенную обвязку (конденсаторы, резисторы или катушки). Как только отпаиваемый чип начнет сдвигаться, на доли миллиметра, настало время заводить лопатку под или воспользоваться пинцетом.
  10. Подготовить контактную площадку. Для этого:
    • специальной лопаткой убрать остатки компаунда;
    • залудить сплавом Розе все без исключения контакты;
    • оплеткой собрать остатки припоя с рабочей поверхности;
    • после остывания motherboard до комнатной температуры, отмыть контактную площадку спиртом, БР-2 или DEAGREASER.
  11. Плата подготовлена для установки исправной микросхемы.

Требования к флюсу при пайке bga

Основной задачей данного паяльного материала в процессе пайки, в частности, bga элементов — это удаление оксидов металлов и оксидных плёнок на этапе подготовки участка пайки.

Качественный флюс должен обеспечивать лучшее растекание припоя (снижение поверхностного натяжения) и предотвращать повторное окисление подготовленной поверхности.

Рабочая температура флюса должна быть ниже, чем температура плавления припоя, из которого состоят выводы микросхемы.

В случае использования чипа с оловянно-свинцовыми выводами, ликвидус (температура полного расплавления) в большинстве своём начинается от 179ºC.

primenenie flyusa dlya payki bga mikroshem

Паяльный флюс нанесённый на плату

Флюс же должен начать работать при температуре на порядок ниже. Чтобы во время полного расплавления припоя с участка пайки были удалены все оксиды.

К принципиальным требованиям стоит добавить и то, что флюс не должен закипать и выделять канцерогенных испарений.

Лёгкое удаление остатков флюса или отсутствие необходимости в отмывке — свойство которое специалисты считают “must have”, в последнее время, при пайке микросхем с шариковыми выводами.

В идеале флюс должен полностью испаряться к моменту пайки микросхемы, в крайнем случае быть диэлектриком и химически инертным по своему составу.

В случае реболлинга требования к лёгкости смытия обычно менее строгие, поскольку смыть флюс с помощью отмывочной жидкости гораздо легче, при открытом доступе к месту пайки.

Преимущества применения


SMD-компоненты, благодаря применению новейших технологий, обладают небольшим размером и массой. Любой маленький элемент, функционально содержащий в себе десятки, а то и сотни резисторов, конденсаторов и транзисторов, будет в несколько раз меньше, чем обыкновенный полупроводниковый диод.
Благодаря этому радиоэлектронные приборы, изготовленные из компонентов для поверхностного монтажа, очень компактные и легкие.

Небольшие размеры SMD-компонентов не создают условий для возникновения наведенных токов в самих элементах. Для этого корпуса их слишком малы и не влияют на эксплуатационные характеристики. В результате устройства, собранные на таких деталях, работают качественнее, не создавая помех и не реагируя на помехи от других приборов.

SMD-компоненты можно располагать на плате очень близко друг другу. Современные детали настолько малы, что большую часть пространства стали занимать токопроводящие дорожки, а не радиокомпоненты. Это побудило производителей делать монтажные платы многослойными. Они представляют собой как бы сэндвич из нескольких плат, только контакты от всех дорожек выведены на поверхность самой верхней из них. Эти контакты называются монтажными пятачками. Такие многослойные платы очень компактны. Их используют при изготовлении мобильных телефонов, смартфонов, планшетных компьютеров. Детали на них настолько мелкие, что нередко разглядеть их можно только под микроскопом.

В домашних условиях

Пайка микросхем в домашних условиях может потребоваться для ремонта сложной бытовой техники, материнских плат компьютеров.

Как правило, чтобы припаять ножки микросхемы, используют паяльник или паяльный фен.

Работа паяльником осуществляется с помощью обычного припоя или паяльной пасты.

В последнее время стал чаще применяться бессвинцовый припой для пайки с более высокой температурой плавления. Это необходимо для уменьшения вредного действия свинца на организм.

Какие приспособления потребуются

Для пайки микросхем, кроме самого паяльного оборудования, потребуются еще некоторые приспособления.

Если микросхема новая и выполнена в BGA-корпусе, то припой уже нанесен на ножки в виде маленьких шариков. Отсюда и название – Ball Grid Array, что означает массив шариков. Такие корпуса предназначены для поверхностного монтажа. Это означает, что деталь устанавливается на плату, и каждая ножка быстрым точным действием припаивается к контактным пятачкам.

Если же микросхема уже использовалась в другом устройстве и используется как запчасти, бывшие в употреблении, необходимо выполнить реболлинг. Реболлингом называется процесс восстановления шариков припоя на ножках. Иногда он применяется и в случае отвала – потери контакта ножек с контактными пятачками.

Для осуществления реболлинга понадобится трафарет – пластина из тугоплавкого материала с отверстиями, расположенными в соответствии с расположением выводов микросхемы. Существуют готовые универсальные трафареты под несколько самых распространенных типов микросхем.

Паяльная паста и флюс

Для правильной пайки микросхем необходимо соблюдать определенные условия. Если работа осуществляется паяльником, то жало его должно быть хорошо облужено.

Для этого используется флюс – вещество, растворяющее оксидную пленку и защищающее жало от окисления до покрытия припоем во время пайки микросхемы.

Наиболее распространенный флюс – сосновая канифоль в твердом, кристаллическом виде. Но, чтобы припаять микросхему, такой флюс не годится. Ножки ее и контактные пятачки обрабатывают жидким флюсом. Его можно сделать самостоятельно, растворив канифоль в спирте или кислоте, а можно купить готовый.

Припой в этом случае удобнее использовать в виде присадочной проволоки. Иногда он может содержать внутри флюс из порошковой канифоли. Можно приобрести готовый паяльный набор для пайки микросхем, включающий в свой состав канифоль, жидкий флюс с кисточкой, несколько видов припоя.

При осуществлении реболлинга используется паяльная паста, представляющая собой основу из вязкого материала, в которой содержатся мельчайшие шарики припоя и флюса. Такая паста наносится тонким слоем на ножки микросхемы с обратной стороны трафарета. После этого паста разогревается феном или инфракрасным паяльником до расплавления припоя и канифоли. После застывания, они образуют шарики на ножках микросхемы.

Метод прогрева

Чтобы хорошо прогреть плату для диагностики, нужно:

  1. Оцените размеры платы. Если это плата от мобильного телефона, то подойдет паяльный фен без использования нижнего подогрева;
  2. Защитите мелкие SMD детали и пластмассовые разъемы. Это можно сделать с помощью термоскотча, чтобы детали случайно не сдувались с платы;
  3. Удалите компаунд с микросхемы. Иначе он может помешать прогреву и испортить плату. Удаляется обычно теплым воздухом и пинцетом;
  4. Нанесите флюс. Выберите пастообразный флюс и нанесите его по периметру диагностируемой микросхемы тонким слоем.
  5. Равномерно начните прогревать участок платы до 320 °C. Не превышайте этот порог. Прогревайте плавно со 100 до 320 °C с шагом по времени по 20 секунд. Если начнете греть сразу 320 °C — флюс начнет кипеть.
  6. Пинцетом проконтролируйте прогрев. Аккуратно начинайте пошатывать микросхему пинцетом. Не делайте резких движений и не перестарайтесь. Если микросхема реагирует не небольшие касания и возвращается на место, то прогрев завершен. ВНИМАНИЕ! Делайте это аккуратно! Иначе шары слипнутся, и придется снимать микросхему для перекатки.

После этого, оставьте плату до остывания и можно продолжать диагностику далее.

Заключение

Будущее электроники за BGA микросхемами. Очень большую популярность также набирает технология microBGA, где расстояние между выводами еще меньше! Такие микросхемы перепаивать уже возьмется не каждый). В сфере ремонта будущее за модульным ремонтом. В основном сейчас все сводится к покупке какого-либо отдельного модуля, либо целого устройства. Не зря же смартфоны делают монолитными, где и дисплей и тачскрин уже идут в одной связке. Некоторые микросхемы, да и вообще целые платы заливают компаундом, который ставит на «нет» замену радиоэлементов и микросхем.

Примеры флюсов предназначенные для пайки чипов BGA

Как же выбрать паяльный флюс для монтажа и реболлинга bga микросхем? Ниже мы приведём примеры материалов, которые отвечают большинству характеристик перечисленных в статье. А также прошли испытания в боевом режиме и на практике доказали свою пригодность.

Высококачественный флюс для ремонта и пайки. Имеет прозрачные остатки, не мешающие контролю качества. Не содержит галогенов. Для дозаторов или нанесения кисточкой.
Представляет собой желтоватую пасту с вязкостью — 6600±10 % мПа.с. Заявленный срок хранения без потери свойств — 12 месяцев при температуре ниже 10ºС.

flyus koki tf m955

Клейкий флюс TF-A254 незаменим при пайке и реболлинге BGA микросхем в телефонах, ноутбуках и других электронно-цифровых приборах, а также при работе с другими SMD-компонентами.
Флюс TF-A254 необходимо отмывать с использованием отмывочных жидкостей. Рекомендуется Vigon®.
Уникальные технологические свойства флюса TF-A254 позволяют осуществлять пайку даже в условиях, когда предварительный прогрев был коротким, ввиду чего требуемый уровень нагрева не был достигнут.

flyus koki tf mp 2

Надеемся нам удалось осветить все наиболее важные нюансы при выборе флюса при пайке BGA корпусов. Отметим, что в настоящее время все большую популярность и востребованность набирает технология microBGA. Где расстояние между выводами ещё меньше и требования к флюсам, так же как и к другим паяльным материалам, будут выше.

Вы всегда можете проконсультироваться при подборе флюса для решения задач Вашего производства, позвонив по телефону
8 (495) 135-13-11.

Последовательность действий на примере смд-компонента

Допустим, на рабочей печатной поверхности ремонтируемого электронного блока находится сгоревшая смд-шка, нуждающаяся в демонтаже. Чтобы ее удалить и поставить новую, нужно выбрать для фена компактную насадку и подготовить флюс.

Температурный режим на паяльном фене устанавливают в пределах 345-350 градусов при помощи регулятора. Потом наносят флюс на подлежащую замене деталь, и приступают к медленному «прогреву».

Напор воздуха в процессе не должен быть чересчур сильным, в противном случае есть риск сдуть рядом стоящие элементы. Виновника поломки продолжают греть до начала плавления припоя, что сразу будет заметно.

На прогрев может уйти минуты три, и это нормально, спешка не нужна. При продолжительном «упорстве» припоя нужно добавить градусов 5.

После разжижения припоя осторожно демонтируют смд деталь. В процессе важно не ушатать компонентов-соседей, так как они наверняка потеряли устойчивость из-за расплавления удерживающего их припоя.

По завершению операции медной оплеткой нужно выполнить зачистку «пятачков» (контактных площадок), потом обеспечить мелкие бугорки на тех же местах паяльной пастой или припоем.

Исправный smd укладывают на старое место при минимальном количестве флюса. Греют деталь паяльным феном до кондиции, когда припой ярко заблестит, растекаясь по каждому из контактов.

Что такое компаунд и как его удалить с платы

Как удалить компаунд с платы

Компаунд — это смола, которая позволяет увеличить прочность платы и уменьшить температуру работы микросхем. Также спасает плату при попадании влаги

Если нужно перепаять микросхему, компаунд придется удалить. Его наносят по разному. Производители могут нанести по краям контактов с SMD деталями. А могут и залить полностью.

Чем удалить смолу с платы

Можно удалить механически. Для этого нагреваем плату феном до 150 °C и зубочисткой или металлическим пинцетом снимаем кусочки компаунда с платы. Не всегда получается так сделать.

Еще можно попробовать химические растворители. Обычно продаются в магазине запчастей для мобильных телефонов.

А чтобы выпаять микросхему, у которой под контактами компаунд, нужен режущий пинцет. Процедура пайки аналогично обычной, но в этот раз нужно срезать компаунд.

Порядок проведения работ

Перед началом работ необходимо подготовить все инструменты, материалы и приспособления, чтобы они были под рукой.

При монтаже или демонтаже плату можно расположить на термостоле. Если для демонтажа используется паяльный фен, то для исключения его воздействия на другие компоненты, нужно их изолировать. Сделать это можно установкой пластин из тугоплавкого материала, например, полосок, нарезанных из старых плат, пришедших в негодность.

При использовании для демонтажа оловоотсоса процесс происходит аккуратнее, но дольше. Оловоотсос «заряжается» при очистке каждой ножки. По мере заполнения кусками застывшего припоя, его нужно очищать.

Есть несколько правил пайки, которые следует обязательно исполнять:

  • паять микросхемы на плате надо быстро, чтобы не перегреть чувствительную деталь;
  • можно каждую ножку во время пайки придерживать пинцетом, чтобы обеспечить дополнительный теплоотвод от корпуса;
  • при монтаже с помощью фена или инфракрасного паяльника, необходимо следить за температурой детали, чтобы она не поднималась выше 240-280 °C.

Радиоэлектронные детали очень чувствительны к статическому электричеству. Поэтому при сборке лучше использовать антистатический коврик, который подкладывается под плату.

Демонтаж корпусов

Перед началом демонтажа старой микросхемы следует нанести небольшие штришки по краям её корпуса каким-либо острым предметом (скальпелем, например). Указанная процедура позволяет зафиксировать местоположение электронного компонента, что существенно облегчит его последующий монтаж.

Для удаления неисправного элемента удобнее всего воспользоваться термическим феном, которым можно будет прогревать все ножки одновременно (без угрозы повреждения уже сгоревшего чипа).

В режиме демонтажа BGA температура прогрева зоны пайки не должна превышать 320-350 градусов.

Вместе с тем скорость воздушной струи выбирается минимальной, что исключит расплав находящихся поблизости контактов мелких деталей. В процессе разогрева ножек фен следует располагать строго перпендикулярно к поверхности обработки. В случае, когда полной уверенности в неисправности удаляемой детали нет – для сохранения её в рабочем состоянии поток струи следует направлять не в центральную зону, а на периферию корпусной части.

Такая предусмотрительность позволяет уберечь кристалл микросхемы от перегрева, к которому особо чувствительны чипы памяти любой компьютерной техники.

После примерно минутного разогрева необходимо осторожно поддеть BGA микросхему за один из её краёв пинцетом, а затем слегка приподнять над монтажной платой. При этом желательно ограничивать прикладываемое усилие, чётко отслеживая момент отпаивания каждой из контактных площадок.

Нарушение этого требования может привести к повреждению посадочных «пятачков» микросхемы, которые являются частью проводящих дорожек монтажной платы.

При резком разовом усилии не до конца отпаянная ножка обязательно потянет за собой эту площадку, а вместе с ней – и всю дорожку. В результате такой неосторожности можно окончательно повредить восстанавливаемую материнскую плату.

Плата и микросхема после отпайки

Особенности работы с микросхемами BGA

При пайке микросхем типа BGA выбирается тот же температурный диапазон от 345 до 350 градусов с обеспечением умеренного воздушного напора для предотвращения сдувания «соседей». В процессе работы паяльный фен должен удерживаться под углом 90 градусов по отношению к плате. Во избежание выхода из строя чипа не стоит его прогревать только по центру, лучше обходить монтажный элемент по периметру.

После истечения 1-3 минуты можно сделать попытку слегка приподнять чип над платой при помощи пинцета. Если чип не поддается, значит припой все еще твердый. Чтобы избежать повреждения токопроводящих дорожек платы, нужно регулятором на фене «накинуть сверху» градусов 5 температуры и продолжить греть.

Зачем сушить чипы

Чипами называют микросхемы, заключенные в BGA-корпусах. Название, видимо, пошло еще от аббревиатуры, означавшей «Числовой Интегральный Процессор».

По опыту использования у профессионалов существует устойчивое мнение, что при хранении, транспортировке, пересылке, чипы впитывают в себя влагу и во время пайки она, увеличиваясь в объеме, разрушает деталь.

Действие влаги на чип можно увидеть, если нагреть последний. На поверхности его будут образовываться вздутия и пузыри еще задолго до того, как температура поднимется до значения, достаточного для расплавления припоя. Можно только представить, что же происходит внутри детали.

Чтобы избежать нежелательных последствий наличия влаги в корпусе чипа, при монтаже плат осуществляется сушка чипов перед пайкой. Эта процедура помогает удалить влагу из корпуса.

Очистка и обработка флюсом

Для соблюдения технологии пайки корпусов BGA в домашних условиях необходимо ознакомиться с особенностями подготовки посадочного места к работе. При этом следует исходить из того, что в зоне пайки не должно оставаться даже микроскопических остатков удалённого припоя. Для выполнения этого требования удобнее всего воспользоваться качественным BGA флюсом, изготовленным на основе спирта и небольшого количества канифоли.

Но прежде необходимо избавиться от крупных частиц припоя, нередко остающихся в посадочных отверстиях или между контактными площадками (дорожками). Для этого удобнее всего воспользоваться медной экранной оплёткой, накладываемой на очищаемую зону и прогреваемую не очень мощным паяльником.

Для окончательной очистки от всего постороннего «мусора» подойдёт разведённая на спирту жидкая канифоль, которая сначала наносится на зону пайки, а затем прогревается обычным паяльником. По завершении сборки остатков припоя площадка для микросхемы тщательно промывается тем же спиртом или любым подходящим для этих целей натуральным растворителем.

Плата и микросхема после отмывки

Пайка bga микросхем

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

А процесс пайки состоит из определенной последовательности действий, соблюдая которую получаем качественное соединение. Но существует большое количество нюансов, ради которых и приезжают на обучение. Начиная с того под каким углом и на каком расстоянии от платы держать сопло фена, температурные режимы демонтажа и монтажа микросхем, с какой стороны заводить лопатку. А при проведении диагностики, и наличии межслойного короткого замыкания ничего не нагревается. Как в этом случае найти неисправный элемент или цепь? И много других тонкостей которые может знать действующий мастер сервисного центра. И тот кто может подтвердить свой уровень выполненными ремонтами.

Ремонт iphone в Bgacenter

Ремонт iphone в Bgacenter

Термовоздушная паяльная станция

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

  • три режима памяти СН1, СН2, СН3;
  • высокая производительность “по воздуху”, Quick 861DE подойдет для пайки плат и телефонов и ноутбуков;
  • стабильность температуры.

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

Quick 861DE ESD Lead

Quick 861DE ESD Lead

Подогрев снизу

Данный прием не только полезен в работе с паяльным феном, но и повышает удобство пайки.

Плату закрепляют зажимом, устанавливают 200-градусную температуру и прогревают в течение пяти минут, после чего начинают работать, как обычно.

При помощи термоскотча можно экранировать рядом стоящие элементы.

После снятия чипа вышеупомянутой оплеткой очищают контакты. Аналогичным образом поступают и с платой.

Все процедуры надо проводить аккуратно, чтобы не допустить повреждений схемы. Если под рукой нет оплетки из меди, удалить припой можно при помощи паяльника с утонченным жалом.

Микроскоп бинокулярный

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

  • Плавное увеличение, достигается использованием кремальеры.
  • Линзовая система изготовлена из стекла, а не из пластика.
  • Возможность укомплектовать голову микроскопа разными столиками и штативами.
  • Увеличение до 45Х.

Микроскоп для пайки плат

Микроскоп для пайки плат

Процедура реболлинга

Для проведения реболлинга чип помещают в трафарет, и закрепляют специализированной изолентой. С тыльной стороны пальцем или шпателем наносят паяльную пасту, затем настраивают фен на температурный режим около 300 градусов и начинают прогревать. После появления характерного блеска от расплавленной паяльной пасты дают припою полностью остыть.

Для освобождения трафарета от чипа убирают изоленту и прогревают трафарет примерно до 150 градусов, в конце процедуры деталь должна освободиться. Бывает, что сходу невозможно достать деталь из китайского трафарета, поэтому может возникнуть необходимость аккуратно ее зацепить.

Во время обратной пайки микросхемы оценивают риски, выкладывают чип необходимое количество раз для точного совпадения пяток и шаров. Потом выставляют на паяльном фене температуру от 330 до 350 градусов и греют до тех пор, пока расплавленный припой не даст возможность чипу самому встать на место.

Тонкости хорошей пайки

Чтобы припаять деталь к плате, нужно:

1) Нанести флюс на поверхность пайки; 2) Залудить их припоем; 3) Снова нанести флюс на контакты; 4) Запаять зазор между контактами.

Первое важное правило – избегать температуры выше 400 °C и более. Многие начинающие (и даже опытные) радиолюбители пренебрегают этим. Это критические значения для микросхем и плат.

Припой расплавляется примерно от 180 до 230 °C (свинец — содержащие припои) или от 180 до 250 °C (бессвинцовые). Это далеко не 400 °C. Почему тогда выставляют высокую температуру?

Качество пайки

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

  1. Визуальный.
  2. Измерительный.
  3. Включением устройства.
  4. Подключением к ноутбуку и проверке в 3uTools.

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

Что такое СМД и основные принципы

Применение флюса для пайки СМД компонентов имеет свои особенности, которые позволяют улучшить соединение поверхности микросхем и плат. Общая рекомендация по применению флюса для пайки SMD эффективны к чип-резисторам, а также SOIC, LQFP, QFN и другие. Нанесение тончайшего слоя материала позволяет осуществлять производственную пайку без ущерба качества. Кстати, дословно с английского значение паста для пайки SMD, переводится как «использование компонентов для поверхностной пайки»(Surface Mounted Devices). Как видно из рабочего названия пасты, она позволяет обеспечить достаточную монтажную плотность соединения по сравнению с обычными технологиями.

Процесс пайки SMD компонента

Процесс пайки SMD компонента

Большинство умельцев ошибочно считает, что использование СМД-компонентов непрактично в домашних условиях. Большинство мастеров считает, что только ТН-технология может понадобиться в домашних условиях, хотя главная проблема, это выбор правильного диаметра жала паяльника. Неопытные мастера действительно не знают тонкостей применения пайки SMD паяльной пастой, так как результатом работы является «заляпывание» оловом СМД – контактов печатной платы. Чтобы избежать типичных ошибок, следует учитывать некоторые параметры: капиллярный эффект, который должен иметь тонкую структуру строения, а также поверхностное натяжение и правильное смачивание обрабатываемой поверхности. Игнорирование поставленных задач не сможет в полной мере ответить на трудный вопрос, какой флюс лучше для пайки SMD в домашних или промышленных масштабах.

«Важно!

Качественный контакт с ножками микросхемы платы с SMD компонентами происходит по одной простой причине, эффект начинает оказывать сила общего действия натяжения, которая формирует отдельные независимые капли образования на поверхности платы олова.»

Как видно из общего описания, действия мастера сведены к минимуму и флюс для пайки SMD компонентов осуществляет только разогрев ножек применяемых частей микродеталей. Помните, при работе с очень мелкими компонентами и деталями может произойти схватывание (непредвиденное соединение) технологических элементов к жалу работающего горячего паяльника, что негативно сказывается на дальнейшей работе микросхемы.

Ликбез для начинающих

Для выпаивания детали из платы, нужно сделать так, чтобы контакты разогрелись до плавления припоя (примерно 230 °C). Основная ошибка начинающих — место паяльных работ сразу прогревают на 300 — 350 °C.

Например, нужно выпаять микросхему из платы паяльной станцией Lukey 702.

Многие радиолюбители и электронщики выставляют параметры нагрева выше 300 °C.

В первый момент, на деталь действует около 200 °C. На контактах и окружающем месте паяльных работ комнатная температура.


Нагрев детали достигает 300 °C, а контакты еще не дошли до 200 °C.


На микросхему поступает критическая температура 350 °C. Тем временем, окружающее место пайки неравномерно прогревается, даже если происходят равномерные движения феном по месту пайки. На контактах детали появляется заметная разница температур.


400 °C и микросхема начинает зажариваться.


Еще чуть-чуть, и она отпаяется из-за того, что и контакты практически нагрелись до плавления припоя. Но это происходит потому, что плата прогрелась. И в данном случае, это произошло неравномерно. Высокие значения температур приводят к тепловому пробою микросхемы, она выходит из строя. Плата сгибается, чернеет, появляются пузыри из-за вскипевшего текстолита и его составляющих.

Такой метод пайки очень опасен и не эффективен.

Что нужно для надежного контакта

  • Правильно выбрать флюс. Например, для пайки проводов подойдет жидкий флюс. Он лучше всего смачивает провода и позволяет качественнее залудить такие контакты;
  • Использовать качественный припой. Именно припой определяет дальнейшую надежность и прочность соединения. Так же качество припоя может повлиять на работу схемы в целом, из-за шлаков и низкокачественных сплавов могут образоваться помехи в работе электроники и со временем могут появиться трещины;
  • Пользоваться проверенным инструментом и оборудованием. Паяльники плохого качества могут нестабильно держать температуру, перегреваться;
  • Соблюдать температурный режим. Не перегревать детали и держаться в температурном режиме плавления припоя. Слишком низкая температура и припой будет плохо плавиться, а если слишком высокая – материал будет испаряться, хуже лудить контакты;
  • Долгие часы практики, проб и ошибок. Без практики не будет и своего метода пайки;

Эти критерии взаимосвязаны друг с другом. И при плохом выборе комплектующих с материалами, будет такой же результат.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий