Как проходит пайка корпусов bga типа

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

Прогрев видеочипа видеокарты ноутбука

Это один из самых распространенных вариантов благодаря его дешевизне. На компьютерных рынках еще говорят «отжарить видеочип». Чип прогревается потоком горячего воздуха от паяльного фена.

Плюсы:

• Ремонт обойдется очень дешево, так как менять ничего не придется
• Прогрев видеочипа производится быстро — через несколько минут ноутбук готов к использованию

Минусы:

• Чтобы прогреть контактные шарики до температуры плавления придется сильно нагреть чип, что отрицательно сказывается на сроке его дальнейшей службы.
• После прогрева видеочип умрет в течении 1-3 недель.
• Соответственно гарантию на такую работу вам никто не даст, возьмут денег, порадуетесь несколько дней — и выбросите ноутбук после очередной поломки.

Диагноз: труп в течении 1-3 недель

Эффективный метод диагностики

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

Преимущества

Высокая плотность

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.

Теплопроводность

Следующим преимуществом перед микросхемами с ножками является лучший тепловой контакт между микросхемой и платой, что в некоторых случаях избавляет от установки теплоотводов, поскольку тепло уходит от кристалла на плату более эффективно (также, в некоторых случаях, по центру корпуса создаётся одна большая контактная площадка-радиатор, которая припаивается к дорожке-теплоотводу).

Если BGA-микросхемы рассеивают достаточно большие мощности и теплоотвод по всем шариковым выводам недостаточен, то к корпусу микросхемы прикрепляется (иногда приклеивается) радиатор. В качестве примера можно привести видеоплаты для ПК, микросхемы «северных мостов» на материнских платах ПК и т. д.

Малые наводки

Чем меньше длина выводов, тем меньше наводки и излучение. У BGA длина проводника очень мала и может определяться лишь расстоянием между платой и микросхемой, так что применение BGA позволяет увеличить диапазон рабочих частот и, для цифровых приборов (см. Цифровая обработка сигналов), увеличить скорость обработки информации.

Применение медицинских игл

За неимением специального отсоса начинающий мастер для того чтобы выпаять микросхему может воспользоваться медицинской иглой. Она должна быть достаточно тонкой для того, чтобы входить в освобождаемое отверстие. Одновременно с этим игла должна иметь толщину, позволяющую надевать её на выпаиваемую ножку.

Перед началом операций нужно надфилем спилить кончик так, чтобы из косого среза получился прямой, а затем немного развальцевать его.

Выпаять деталь с получившимся приспособлением совсем несложно. Для этого нужно сначала одеть до упора иглу на вывод микросхемы, а затем паяльником разогреть её вместе с контактом.

Пока припой находится в жидкой фазе, слегка проворачивая иглу, следует утопить её в монтажное отверстие (вращение желательно продолжать до момента схватывания расплава).

По завершении этой процедуры конец иглы вместе с ножкой окажется изолированным от платы. Подобным же образом поступают с остальными ножками, после чего микросхема отпаивается и достаётся без всякого труда.

BGA пайка процессора на примере планшета

Планшет загружался через раз. При давлении на процессор проходит экран загрузки, но процент зарядки 0%. Смена аккумулятора и попытки прошить аппарат ни к чему не привели. Так же режим инженера не доступен.
Возле процессора есть много рассыпухи, лучше закрыть ее плотным алюминиевым скотчем, чтобы случайно не сдуть.

Выпайка процессора

Обязательно нужно сфотографировать место пайки, чтобы не было проблем определить в какой стороне находится ключ. Сначала место пайки прогревается 100 — 150 °C на максимальном потоке воздуха. Где-то после минуты постепенно увеличиваем температуру. 200 °C, 250 °C и потолок 310 °C — 320 °C. При температурах от 250 пытаемся аккуратно пинцетом покачивать процессор. Если он стоит на мертво, то ждем еще (или увеличиваем температуру, но не больше 320 °C). Когда процессор от одного прикосновения пинцета пошатывается, то время снимать его. В данном случае все защищено фольгой, то риск задеть рассыпуху минимален, поэтому пинцетом можно откинуть его на плату.

Убираем припой

Лучше не использовать оплетку, дабы избежать повреждения маски. При помощи паяльника и немного припоя на жале (для разбавки припоя с тем, что на плате) легкими и не резкими движениями проходим по площадкам. Естественно перед этим наносим флюс на плату. Та же процедура и с самим процессором

Важно не перегреть его и не сорвать пятак

Реболлинг процессора

Реболлинг — это перепайка микросхемы. Это не замена старой на новую, по сути обновляются шарики на микросхеме для лучшего контакта с платой.

При помощи паяльной пасты и трафарета наносим новые шарики на процессор.
Температура пайки значительно ниже. 180 °C — 200 °C. Закрепляем процессор на трафарет при помощи все того же алюминиевого скотча.
После трафарета чистим процессор и наносим немного флюса. Затем снова греем его, чтобы шары точнее встали на свои места и лучше расплавились. Чистить после этой процедуры.

Затем, перед установкой, на плату ровным слоем наносим флюс. При помощи лопаток или зубочисток распределяем его равномерно, чтобы все контакты хорошо пропаялись и процессор не поплыл.

Ставим процессор по ключу и позиционируем его края. Так как вокруг много скотча это не составит особого труда. После этого также сначала греем плату на 100 — 150 °C, затем увеличиваем до 200 °C — 230 °C и аккуратно пытаемся пинцетом прикоснуться дабы убедиться, расплавился припой или нет. Если сделать это резко, то придется повторять все заново т.к. шары слипнуться.

После пайки убираем скотч и лучше всего не чистить плату вообще. Под BGA микросхемами очень мало воздуха, и поэтому, когда чистящее средство доберется туда, то полностью его удалить оттуда очень сложно. Конечно, можно попытаться на 100 °C «выпарить» флюс, но если у вас хороший и безотмывочный флюс, то не стоит беспокоиться.

Планшет начал включаться уже и без давления на процессор, однако после загрузки он выключался на 0%. Только теперь уже можно войти в режим инженера и попытаться сбросить планшет. После сброса аппарат включился нормально и показывает процесс зарядки, остаток и перестал отключаться.

Теперь нужно тщательно проверить все его функции. Камера, звук, микрофон, Wi-Fi, тачскрин.

Справочник горожанина

Детские сады города Брянска

Муниципальные спортивные учреждения

Муниципальные учреждения культуры

Общеобразовательные учреждения

Учреждения дополнительного образования

Брошюра МВД России об уловках мошенников

Взрослым и детям о персональных данных

Внимание, фальшивка!

Действия населения по сигналам гражданской обороны

Детский телефон доверия

Для владельцев кошек и собак

Если в семье подросток: полезная информация

К вам домой с проверкой пришли газовики

Что делать?

Как пройти диспансеризацию или профосмотр

Куда сообщить о пьяном водителе?

Меры социальной поддержки детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей

О работе муниципального транспорта для инвалидов и маломобильных групп населения

О работе парковки на привокзальной площади у станции «Брянск-I»

О социальной помощи и бесплатных лекарственных препаратах

Памятка для жителей Брянска по переходу на цифровое телевидение

Памятка для инвалидов по слуху о возможных способах обращения в экстренные службы

Расписание движения автобусов через остановочный пункт «Ж/д вокзал Брянск-I»

Сдал оружие – получи вознаграждение

Служба «Cоциальное такси»

Схемы движения муниципального транспорта

Телефоны, которые всегда должны быть под рукой

Правила жизни

Действия населения по сигналам гражданской обороны

Детям и родителям о правилах безопасности на воде в летний период

Детям о правилах обращения с огнём

Как избежать травматизма: памятка жителям

Как правильно спасаться от жары?

Методические материалы для населения в случае возникновения ЧС

Механическая асфиксия у детей до 1 года

О безопасности использования объектов газового хозяйства

О пожарной безопасности

О правилах безопасности на льду водоёмов

О правиле «золотого часа»

Осторожно, гололёд!

Осторожно, ледостав!

Осторожно, мошенники!

Осторожно: клещи!

Осторожно: ребёнок может выпасть из окна!

Памятка для инвалидов по слуху о возможных способах обращения в экстренные службы

Памятка для населения при обморожении

Памятка для родителей о воспитании ребёнка

Памятка населению о мерах пожарной безопасности в весенне-летний период

Памятка о выявлении наркопритонов в жилом секторе

Памятка о действиях при угрозе теракта или возникновении ЧС

Памятка о мерах пожарной безопасности во время отопительного сезона

Памятка о мерах пожарной безопасности при устройстве и проведении новогодней ёлки

Памятка по гражданской обороне

Памятка юным велосипедистам

Пожарная безопасность в жилых помещениях

Порядок перехода проезжей части по нерегулируемому переходу

Правила безопасного поведения на объектах железнодорожного транспорта

Правила безопасности при катании с горок

Правила поведения в лесу

Правила поведения при грозе, ливнях, граде и сильном ветре

Правила проезда железнодорожных переездов для водителей

Проверь ягоды и грибы на безопасность!

Рекомендации намеревающимся посетить купель

Родителям и детям о правилах дорожного движения

Сжигание сухой травы грозит пожарами

Соблюдать безопасность на воде

Советы от МЧС при пожаре в общественном месте

Уроки газовой грамотности

Что делать, если произошел пожар?

Какие припои используют для пайки радиодеталей

В основном используются припои типа ПОС (припой оловянно-свинцовый) и бессвинцовые припои. ПОС имеет температуру плавления примерно с 180 до 230 °C. Этот сплав хорошо подходит для пайки деталей, но в промышленных масштабах используются бессинцовые припои, у которых температура плавления чуть выше от 180 до 250 °C. Бессвинцовые припои не имеют в своем составе свинца, они выделяют меньше выбросов и самое главное в их составе нет свинца. Пары свинца сильно загрязняют окружающую среду, поэтому на этапе производства печатных плат используются припои без свинца. Однако, бессвинцовые припои не только плавятся при более высоких температурах (из-за отсутствия свинца), но еще и оставляют «оловянные усы». Эти усы могут послужить причиной короткого замыкания после пайки SMD контактов. Они мало различимы без микроскопа, и их толщина бывает менее 1 мкм.

Бессвинцовые припои также используются в BGA пайке в качестве шариков.

Для радиолюбителей подойдут ПОС припои. Такими легче паять, да и вреда они много не нанесут, если вы не паяете в промышленных масштабах. Тем более, бессвинцовые припои по смачиваемости и качеству контакта после пайки не доходят до уровня припоев ПОС.

Классификация по типу

Припои выпускаются:

• С флюсом;
• Без флюса.

Припои с флюсом удобно брать на паяльник, поскольку флюс помогает распределиться по жалу паяльника. Еще припои с флюсом очень мягкие, и их можно сворачивать в несколько прутков.

По состоянию

Припои выпускают в основном в виде прутков с сечением от 0,1 до 2 мм. Это твердый тип. А еще есть паяльные пасты. Это смесь микроскопических шариков в флюсе. Применяется для BGA пайки.Паяльную пасту в основном используют для пайки микросхем и контактных площадок разъемов. Нерационально использовать пасту для пайки проводов, так как цена пасты намного выше, чем обычного припоя.

Помимо мягких припоев, еще есть их подвид. Это низкотемпературные сплавы Розе и Вуда.
Такие сплавы обычно используются для безопасного выпаивания деталей. Этими сплавами не рекомендуется запаивать детали на плату из-за их низкой механической прочности и температуры плавления (от 60 до 100 °C)

Особенности работы

Для того чтобы БГА пайка получилась высококачественной – нужно побеспокоиться о приобретении хорошего трафарета или маски, при выборе которых рекомендуется соблюдать следующие условия:

• наличие в маске специальных термических зазоров (термопрофиля);
• небольшие размеры трафарета и удобная для наложения структура;
• желательно, чтобы при изготовлении трафарета применялись лазерные технологии.

Особенностью изделий китайского производства является неудобство работы с многослойными чипами, при наложении на которые и последующем нагреве маска начинает прогибаться. При значительных размерах самого трафарета он при этом начинает отбирать тепло на себя, что также может повлиять на эффективность BGA пайки. Для устранения этого эффекта придётся увеличить время прогрева контактов, однако вместе с тем возрастает риск термического повреждения изделия. Всё сказанное относится лишь к трафаретам, полученным методом химического травления.

Вот почему при выборе маски следует исходить из возможности приобретения образца с термическими швами, подготовленными по технологии лазерной резки. Изделия этого класса гарантируют получение высокой точности ориентации контактных площадок (с отклонением не более 5-ти микрометров).

При рассмотрении особенностей пайки корпусов чипов нельзя не коснуться такого важного для данного процесса понятия, как реболлинг. В профессиональной практике под ним подразумевается процедура восстановления контактных площадок электронных BGA-компонентов посредством микроскопических паяльных шариков

Что нужно для пайки BGA

Паяльная станция (фен и паяльник), припой (bga паста или шары), пинцет, изопропиловый спирт (или бензин калоша), оплетка для снятия припоя, термоскотч и трафареты. Еще понадобится нижний подогрев и инструменты для удаления компаунда с платы (химикаты, острые пинцеты и лезвия).

Какие бывают трафареты

Трафареты бывают очень разные.
Шаг между контактами, диаметры шариков и их уникальное расположение могут потребовать свой уникальный рисунок. Иногда они продаются как отдельно друг от друга, так и в сборке. Например, для iPhone разных моделей продаются прямоугольные трафареты сборники, где есть все необходимые рисунки.

Есть универсальные, у которых нет «рисунка» и ими можно накатывать разные микросхемы.

На фотографии сверху расположен трафарет для процессора iPhone. Он универсален, и отлично подойдет для MTK процессоров.

Универсальные трафареты подходят только в том случае, если шаг и диаметр шариков совпадает и нет хаотичного расположения. То есть, контакты должны быть прямолинейными, но если контакты находятся чуть-чуть не по прямой линии, то тут такие трафареты не особо помогут. Специализированные же имеют рисунок, и ими легче наносить шарики.

Еще к трафаретам предъявляются высокие требования качества. Они не должны быть гнутыми, мятыми, иметь большие царапины, резко гнуться от небольшого нагрева. Также имеет значение качество отверстий. Они должны быть строго по рисунку BGA, одинаковых размеров и без перекосов.

Припой

Есть два основных типа припоя для накатки шаров.

Паяльная паста

Паяльная паста — это тоже самое, что и обычный припой с флюсом. Только она имеет пастообразную форму.
В этой пасте содержится флюс и микроскопические шарики из припоя.
Преимущества пасты:

• Пасту удобно наносить на трафарет;
• Не требует много места для хранения;
• Можно использовать на любом трафарете;
• Позволяет восстанавливать оторванные контакты на микросхеме и плате

Недостатки пасты:

• Шары получаются не одинаковых размеров;
• Паста со временем высыхает (можно, конечно, разбавить с другим флюсом, но у нее уже не будет прежних свойств);
• Шары можно получить только с использованием трафаретов;
• Большой расход для крупно габаритных микросхем.

Из популярных — можно использовать пасту от производителя Mechanic. Самые ходовые и популярные — это XG30 и XG50. Продается в небольших баночках (есть разные размеры) и шприцах.
Температура плавления от 180 ℃. Хранится при температура от 0 ℃ до +10℃. Кстати, шарики в этой пасте начинаются с диаметром от 25 микрон (а в некоторых баночках и от 20). Такой диаметр шариков в домашних условиях трудно сделать, поэтому самодельные пасты уступают заводским.

Готовые шарики

Готовые шарики продаются разных диаметров. Бывают как 0,15 мм, так и 1 мм.
Преимущества готовых шаров:

• Их проще паять, чем паяльную пасту (именно паять, а не наносить);
• Возможность нанесение шаров без трафарета (каждый шарик отдельно припаивается на микросхему);
• Одинаковые размеры шаров, по сравнению с пастой;
• Лишние шарики после накатки можно использовать повторно/

Недостатки готовых шаров:

• Нужно покупать много шариков разных диаметров, поэтому итоговая стоимость будет выше, по сравнению с пастой;
• Неудобное нанесение шариков на трафарет, их нужно перебирать и отсеивать лишнее;
• Требуется дополнительный флюс.

Выбор зависит в целом от потребностей и навыков. Кому-то проще будет с пастой. А при ремонте ПК, пасты будет мало, поэтому шары будут экономичнее. Все зависит от ситуации.

Какой паяльный флюс выбрать для BGA

Лучше всего подойдет пастообразный или гелевый флюс. Не пытайтесь паять жидкой канифолью или жиром. Канифоль и жир слабо распределяют температуру по шарикам, и еще начинают кипеть при нагреве. А это большой риск, поскольку микросхема может подскочить из-за большого парообразования. И в таком случае шарики слипнуться.

Из бюджетных вариантов подойдет RMA 223 или его высококачественные клоны. Не покупайте дешевые подделки, которые стоят меньше 4$. Они плохо смачивают припой.
Отечественный вариант флюса для BGA — Interflux (интерфлюкс) IF 8300.
Если позволяет бюджет, то можно попробовать Martin HT00.0017.

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

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

Недостатки

Рентген BGA.

Негибкие выводы

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.

Дорогое обслуживание

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. reballing.

Невозможность замены

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.