В современной электронике наблюдается устойчивая тенденция к тому, что монтаж становится всё более уплотненным. Следствием этого стало возникновение корпусов BGA. Пайка этих конструкций в домашних условиях и будет нами рассмотрена в рамках данной статьи.

Общая информация

Первоначально размещалось много выводов под корпусом микросхемы. Благодаря этому они размещались на небольшой площади. Это позволяет экономить время и создавать всё более миниатюрные устройства. Но наличие такого подхода при изготовлении оборачивается неудобствами во время ремонта электронной аппаратуры в корпусе BGA. Пайка в данном случае должна быть максимально аккуратной и в точности выполняться по технологии.

Что нужно для работы?

Необходимо запастись:

1. где есть термофен.
2. Пинцетом.
3. Паяльной пастой.
4. Изолентой.
5. Оплеткой для снятия припоя.
6. Флюс (желательно сосновый).
7. Трафарет (чтобы наносить паяльную пасту на микросхему) или шпатель (но остановиться лучше на первом варианте).

Пайка BGA-корпусов не является сложным делом. Но чтобы она успешно осуществлялась, необходимо провести подготовку рабочей области. Также для возможности повторения описанных в статье действий необходимо рассказать про особенности. Тогда технология пайки микросхем в корпусе BGA не составит труда (при наличии понимания процесса).

Особенности

Рассказывая, что собой являет технология пайки корпусов BGA, необходимо отметить условия возможности полноценного повторения. Так, были использованы трафареты китайского производства. Их особенностью является то, что здесь несколько чипов являются собранными на одной большой заготовке. Благодаря этому при нагреве трафарет начинает изгибаться. Большой размер панели приводит к тому, что он при нагреве отбирает значительное количество тепла (то есть, возникает эффект радиатора). Из-за этого необходимо больше времени, чтобы прогреть чип (что негативно сказывается на его работоспособности). Также такие трафареты изготавливаются с помощью химического травления. Поэтому паста наносится не так легко, как на образцы, сделанные лазерной резкой. Хорошо, если будут присутствовать термошвы. Это будет препятствовать изгибу трафаретов во время их нагревания. Ну и напоследок следует отметить, что продукция, изготовленная с использованием лазерной резки, обеспечивает высокую точность (отклонение не превышает 5 мкм). А благодаря этому можно просто и удобно использовать конструкцию по назначению. На этом вступление завершается, и будем изучать, в чем заключена технология пайки корпусов BGA в домашних условиях.

Подготовка

Прежде чем начинать отпаивать микросхему, необходимо нанести штрихи по краю её корпуса. Это необходимо делать в случае отсутствия шелкографии, которая показывает на положение электронного компонента. Это необходимо сделать, чтобы облегчить в последующем постановку чипа назад на плату. Фен должен генерировать воздух с теплотой в 320-350 градусов по Цельсию. При этом скорость воздуха должна быть минимальной (иначе придётся назад припаивать размещенную рядом мелочь). Фен следует держать так, чтобы он был перпендикулярно плате. Разогреваем её таким образом около минуты. Причем воздух должен направляться не к центру, а по периметру (краям) платы. Это необходимо для того, чтобы избежать перегрева кристалла. Особенно чувствительна к этому память. Затем следует поддеть микросхему за один край и поднять над платой. При этом не следует стараться рвать изо всех сил. Ведь если припой не был полностью расплавлен, то существует риск оторвать дорожки. Иногда при нанесении флюса и его прогреве припой начнёт собираться в шарики. Их размер будет в этом случае неравномерен. И пайка микросхем в корпусе BGA будет неудачной.

Очистка

Наносим спиртоканифоль, греем её и получаем собранный мусор. При этом обратите внимание, что подобный механизм нельзя ни в коем случае использовать при работе с пайкой. Это обусловлено низким удельным коэффициентом. Затем следует отмыть область работы, и будет хорошее место. Затем следует осмотреть состояние выводов и оценить, возможной ли будет их установка на старое место. При негативном ответе их следует заменить. Поэтому следует очистить платы и микросхемы от старого припоя. Также существует возможность того, что будет оторван «пятак» на плате (при использовании оплетки). В данном случае хорошо сможет помочь простой паяльник. Хотя некоторые люди используют вместе оплетку и фен. При совершении манипуляций следует отслеживать целостность паяльной маски. Если её повредить, то припой растечётся по дорожкам. И тогда BGA-пайка не удастся.

Накатка новых шаров

Можно применять уже подготовленные заготовки. Их в таком случае необходимо просто разложить по контактным площадкам и расплавить. Но такое подходит только при небольшом количестве выводов (можете себе представить микросхему с 250 «ножками»?). Поэтому в качестве более легкого способа используется трафаретная технология. Благодаря ей работа ведётся быстрее и с таким же качеством. Важным здесь является использование качественной Она сразу же будет превращаться в блестящий гладкий шарик. Некачественный экземпляр же распадётся на большое количество мелких круглых «осколков». И в этом случае даже не факт, что нагрев до 400 градусов тепла и смешивание с флюсом смогут помочь. Для удобства работы микросхему закрепляют в трафарете. Затем с использованием шпателя наносится паяльная паста (хотя можно использовать и свой палец). Затем, поддерживая трафарет пинцетом, необходимо расплавить пасту. Температура фена не должна превышать 300 градусов Цельсия. При этом само устройство должно находиться перпендикулярно пасте. Трафарет следует поддерживать, пока припой полностью не застынет. После этого можно снять крепежную изолирующую ленту и феном, который будет подогревать воздух до 150 градусов Цельсия, аккуратно его нагреть, пока не начнёт плавиться флюс. После этого можно отсоединять от трафарета микросхему. В конечном результате будут получены ровные шарики. Микросхема же является полностью готовой для того, чтобы установить её на плату. Как видите, пайка BGA-корпусов не сложна и в домашних условиях.

Крепёж

1. Переверните микросхему так, чтобы она была выводами вверх.
2. Приложите краем к пятакам таким образом, чтобы они совпадали с шарами.
3. Фиксируем, где должны находиться края микросхемы (для этого можно нанести небольшие царапинки иголкой).
4. Закрепляем сначала одну сторону, затем перпендикулярную ей. Таким образом, достаточно будет двух царапин.
5. Ставим микросхему по обозначениям и стараемся шарами на ощупь поймать пятаки на максимальной высоте.
6. Следует прогреть рабочую область, пока припой не будет в расплавленном состоянии. Если предыдущие пункты исполнялись точно, то микросхема должна без проблем стать на своё место. Ей в этом поможет сила которой обладает припой. При этом необходимо наносить совсем немножко флюса.

Заключение

Вот это всё и называется «технология пайки микросхем в корпусе BGA». Следует отметить, что здесь применяется не привычный большинству радиолюбителей паяльник, а фен. Но, несмотря на это, BGA-пайка показывает хороший результат. Поэтому ею продолжают пользовать и делают это весьма успешно. Хотя новое всегда отпугивало многих, но с практическим опытом эта технология становится привычным инструментом.

Технология пайки корпусов BGA в домашних условиях

Статья публикуется с разрешения ее автора - Рыженко Юрия ([email protected]) и дает советы по "бытовому" подходу к вопросу съема и реболлинга чипов BGA в домашних условиях для единичных случаев ремонта. В последнее время в современной электронике наблюдается тенденция к все большему уплотнению монтажа, что, в свою очередь, привело к появлению корпусов типа BGA. Размещение выводов под корпусом микросхемы позволило разместить много выводов в небольшом объеме. Во многих современных электронных устройствах применяются микросхемы в таких корпусах. Однако наличие этих микросхем несколько усложняет ремонт электронной аппаратуры - пайка требует большей аккуратности и знания технологии. Здесь я поделюсь собственным опытом работы с такими микросхемами. Благодарю за помощь инструментами, материалами и, конечно же, за бесценные советы - Владимира Петренко (UA9MPT) и Дмитрия Монахова (RA9MJQ).
А так же за полезные дополнения после выпуска странички: Матроскина из Великого Новгорода

Для работы потребуются:

• Паяльная станция с термофеном (я использую китайскую SP852D+)
• Паяльная паста
• Шпатель для нанесения паяльной пасты (не обязателен)
• Трафарет для нанесения паяльной пасты на микросхему
• Флюс (например Interflux IF8001). Известны случаи когда с использованием флюса ЛТИ плата не подавала признаков жизни, а с нормальным флюсом - все работало нормально
• Оплетка для снятия припоя
• Пинцет
• Изолента (лучше применять малярную бумажную ленту, не оставляет липких следов на чипе)

Ну и собственно сам процесс...

1. Объект ремонта выглядит так:
2. Прежде, чем отпаивать микросхему, нужно сделать риски на плате по краю корпуса микросхемы (если на плате нет шелкографии, показывающей её положение), для облегчения последующей постановки чипа на плату.

   Температуру воздуха фена ставим 320-350°C в зависимости от размера чипа, скорость воздуха - минимальная, иначе посдувает мелочевку припаяную рядом. Фен держим перпендикулярно плате. Греем примерно минуту. Воздух направляем не по центру, а по краям, как бы по периметру. Иначе есть вероятность перегреть чип. Особенно чувствительна к перегреву память. После чего поддеваем микросхему за край и поднимаем над платой. Самое главное не прилагать усилий - если припой не полностью расплавился есть риск оторвать дорожки.
   

   
   
3. После отпайки плата и микросхема выглядят так:

   

4. Если теперь из любопытства нанести флюс и погреть, то припой собереться в неровные шарики:
   Соответственно опять те же плата и микросхема:

   Наносим спиртоканифоль (при пайке на плату пользоваться спиртоканифолью нельзя - низкое удельное сопротивление), греем и получаем:

   

   После отмывки выглядит так:

   

   Теперь то же самое проделаем с микросхемой и получиться так:

   

   Очевидно, что просто припаять эту микросхему на старое место не получиться - выводы явно требуют замены.

5. Очищаем от старого припоя платы и микросхемы:
   При использовании оплетки есть вероятность оторвать "пятаки" на плате. Хорошо очищается просто паяльником. Я очищаю оплеткой и феном. Весьма важно не повредить паяльную маску, иначе потом припой будет растекаться по дорожкам.

   

Теперь самое интересное - накатка новых шаров (реболлинг).

Можно применить готовые шары - они просто раскладываются на контактные площадки и плавятся, но представьте себе сколько времени займет раскладывание ну например 250 шаров? "Трафаретная" технология позволяет получать шары намного более быстрее и также качественно.

Очень важно иметь качественную паяльную пасту. На фото виден результат нагрева небольшого количества пасты. Качественная сразу же превращается в блестящий гладкий шарик, некачественная распадется на множество мелких шариков.



Некачественной пасте не помогло даже смешивание с флюсом и нагрев до 400 градусов:



Микросхема закрепляется в трафарете:



Затем шпателем или просто пальцем наносится паяльная паста:



После чего, придерживая пинцетом трафарет (он при нагреве будет изгибаться), расплавляем пасту:
Температура фена - максимум 300°, фен держим перпендикулярно. Трафарет придерживаем до полного застывания припоя.

Обращаем ваше внимание, что автор статьи использует трафареты китайского производства, на которых несколько чипов собраны на одной большой заготовке. Это приводит к тому, что трафарет при нагреве начинает изгибаться. Кроме того, из-за большого размера панели, она начинает отбирать тепло при нагреве (эффект радиатора), что увеличивает время прогрева чипа. Это может отрицательно сказаться на его работоспособности.

Еще одни существенным недостатком таких панелей является то, что они сделаны химическим травлением, а не лазерной резкой, из-за чего их отверстия имеют форму часового стеклышка. Через такой трафарет паста наносится не так легко, как через трафарет, сделанный лазерной резкой, где апертуры имеют вид конуса (вспомните куличики в песочнице, их проще делать ведром с конусообразным наклоном стенок, чем ведром в форме цилиндра, сплюснутого посередине).

BGA-микросхемы – необходимые элементы современных устройств, будь то компьютер, ноутбук, смартфон или игровая приставка. BGA (от англ. Ball Grid Array – массив шариков) представляют собой шарики из припоя, нанесенные на контактную поверхность. Если эти шарики повреждаются или отваливаются, то микросхема перестает выполнять свою функцию, что отрицательно влияет на работу устройства вплоть до его полного выхода из строя. В этом случае возникает необходимость в мастере, который смог бы починить отвалившийся или поврежденный шарик, то есть качественно припаять его, вернув целостность BGA-микросхеме. Процесс восстановления таких шариковых выводов называется «реболлинг» (от англ. „reballing“).

Признаки повреждения BGA-компонентов:

После включения устройства дисплей остается черным, хотя индикаторы включения горят;

Устройство самостоятельно отключается через несколько минут или секунд после начала работы;

Устройство самостоятельно неоднократно перезагружается;
изображения нет;
устройство включается не с первого раза.

Причины повреждения шариковых выводов могут быть самыми разными: от повреждения микросхемы в процессе демонтажа до ее заводского брака. Бывает, что причиной повреждения шариковых выводов становится и простое механическое воздействие. Например, устройство уронили или по нему ударили в процессе транспортировки.
В связи с этим операция реболлинга является достаточно востребованной, но далеко не самой простой. Главная ее особенность заключается в том, что качественный реболлинг не сделать, как говориться, «голыми руками». Помимо опыта и соответствующих навыков мастер должен иметь специальное оборудование и уметь пользоваться им.

Перед началом работ нужно позаботиться о безопасности.

Личная безопасность

• Работы нужно проводить в хорошо вентилируемом помещении, так как испарения флюса при пайке могут причинить вред.
• В процессе реболлинга используются химикаты. Необходимо позаботиться о средствах личной защиты.

Безопасность компонентов

• Особую опасность для компонентов представляет статический заряд. Необходимо использовать антиэлектростатические вещества.
• Также следует помнить, что компонентам может нанести вред высокий уровень влажности, перепад температур и любое непредвиденное механическое воздействие.

Извлекаем объект работ

Прежде всего, необходимо извлечь микросхему, которая находится в устройстве. Корпус нужно вскрыть аккуратно, чтобы ни в коем случае не повредить его. В ремонте нуждаются самые разные устройства: телефон, ноутбук, планшет, телевизор – поэтому хорошо бы иметь универсальный набор инструментов, который поможет осторожно вскрыть корпус любого из перечисленных устройств. Неудобно и ненадежно каждый раз выискивать что-то острое и подходящее из подручных средств, поэтому обратите внимание на специальные .

Демонтаж микросхемы
Реболлинг начинается с демонтажа микросхемы с платы. Ведь именно микросхема является объектом работы мастера. Демонтаж выполняется с помощью паяльной станции .

Выбор паяльных станций на рынке достаточно велик, и здесь можно растеряться. В идеале это должна быть с предметным столом, но на деле такой перфекционизм стоит достаточно дорого, и далеко не каждый мастер может позволить себе приобрести такую паяльную станцию. Поэтому чаще покупают что-то менее дорогое, но не менее эффективное. Например, можно остановиться на термовоздушной паяльной станции .

В ней есть все необходимое для выполнения качественной работы. В частности, в процессе пайки мастер сможет отслеживать текущую температуру паяльника и термофена на светодиодном дисплее.
Для паяльника предусмотрены жала двух типов, а термофен имеет три круглые насадки с разным диаметром сопел, что позволит изменять площадь обогреваемой поверхности.

В общем, эта паяльная станция достаточно популярна как среди любителей, так и среди профессионалов. Такая популярность вызвана, прежде всего, оптимальным соотношением цены и качества.

После того, как определились с паяльной станцией, можно приступать к демонтажу.

Во время демонтажа микросхема может потерять еще часть шариков, но этого может и не произойти. В принципе количество поврежденных шариков уже не важно, потому что следующий этап – это снятие шариковых выводов (деболлинг). Все оставшиеся шарики должны быть убраны, то есть мастер готовит место для нанесения новых шариков. Шариковые выводы удаляются с помощью паяльника. И здесь очень важно не повредить микросхему и не перегреть ее. Поэтому используя паяльную станцию , не забывайте поглядывать на дисплей, на котором отображается текущая температура.

Кроме паяльника с температурным контролем, Вам понадобится паяльный флюс, изопропиловые салфетки, плетенка, антистатический коврик, микроскоп и защитные очки.

Деболлинг
После того, как паяльник разогрет, и все необходимые меры защиты приняты, можно приступать к деболлингу.
Положив BGA-микросхему на антистатический коврик, равномерно нанесите на нее флюс. Важно, чтобы количество флюса было оптимальным. Если его будет недостаточно, то это затруднит процесс снятия шариков.
На флюс кладется плетенка, через нее паяльник прогревает и расплавляет шарики. Ни в коем случае не следует давить паяльником на шарики. Такими действиями можно повредить микросхему. Как только площадка для новых шариков готова, ее необходимо очистить изопропиловыми салфетками.

Проверка
Перед тем как наносить новые шарики, нужно проверить, не осталось ли каких-то частей от старых шариков, не возникли ли повреждения на микросхеме и хорошо ли очищена она после произведенных операций. Такая проверка должна выполняться с помощью микроскопа.

Лучше всего подойдет USB-микроскоп со стеклянными линзами, например, . Основная его особенность – сменный длиннофокусный объектив, который позволяет увеличить расстояние от линзы до микросхемы.

У многих других USB-микроскопов такого преимущества нет, а соответственно и нет такой высокой точности, позволяющей избежать искажений передаваемого на экран изображения. Этот микроскоп предназначен специально для пайки.
Но можно рассмотреть модель и подешевле, например, .

Это многофункциональный цифровой микроскоп, с помощью которого тоже можно эффективно проконтролировать состояние микросхемы.
Если после проверки были обнаружены остатки флюса на микросхеме, то от них обязательно нужно избавиться. Для этого можно использовать деионизованную (без ионов) воду и небольшую щетку. Потрите загрязненные места щеткой, промойте их, а потом просушите сухим воздухом. С помощью микроскопа выполните повторную проверку микросхемы.

Реболлинг
После того как изображение, передаваемое на экран компьютера с микроскопа, подтвердило, что все элементы шариковых выводов удалены, что микросхема не повреждена и полностью очищена, можно продолжить работы по ее восстановлению.
Для этого Вам понадобятся BGA-трафарет, держатель для трафарета, микроскоп, флюс, шарики припоя, пинцет и принадлежности для очистки (щетка, поддон). Трафарет – элемент в реболлинге необходимый.

Конечно, он должен подходить конкретно под данную микросхему. Поэтому, если Вы собираетесь заниматься реболлингом, то нужно приобрести сразу , который позволит Вам выбрать то, что нужно для каждого конкретного случая.

К ее преимуществам относится надежность фиксации и хороший обзор микросхемы. Фактически микросхема в ней видна как на ладони. По специальной выемке выполняется движение двух упоров и пружины. Также конструкцией предусмотрены винты, которые обеспечивают ровную и надежную фиксацию трафарета. Ведь если трафарет помят и согнут, то качественно нанести на него шарики не получится.
Распределите по чистой поверхности микросхемы с помощью шприца флюс. Флюс наносится тонким слоем по всей контактной поверхности. Обратите внимание, чтобы слой флюса не был слишком толстым. При нагревании флюс начинает кипеть, и если его слишком много, то он просто выдавит шарики из трафарета. Если же флюса нанести слишком мало, то нормальной припайки не произойдет. Для равномерного распределения флюса используйте кисточку. Наложите трафарет на микросхему. Теперь все готово для нанесения шариков.

Продаются в банках. Обычно по 25 000 штук. Это оловянно-свинцовые шарики, которые и должны заменить удаленные и поврежденные. В каждый просвет трафарета помещается один шарик. Это важно и здесь нельзя ошибиться. Если случайно забыть припаять один шар, то потом это сделать будет очень трудно. Если же в одно отверстие трафарета попадет два шара, то они расплавятся и соединяться с соседними шарами, испортив всю работу.
Лучше всего действовать следующим образом. Всыпьте нужное количество шариков на трафарет и слегка раскачивайте его, пока шарики займут свои места. Шарикам, не вставшим на свои места, можно осторожно помочь с помощью зубочистки. После того как шарики установились на предназначенные для них места, полезно проконтролировать каждый шар и просвет под микроскопом.

Далее выполните пайку с помощью паяльной станции. Проверьте, чтобы все шарики расплавились. Аккуратно с помощью тонкого пинцета снимите трафарет с микросхемы. Для этого есть несколько секунд (не более 15 секунд с момента прекращения пайки), пока флюс не застыл. Если же опоздать, то придется разогревать микросхему вновь, чтобы добиться размягчения флюса. Далее микросхема моется, сушится и ее можно помещать на плату. Не забудьте, что после мойки опять нужен микроскоп, чтобы убедиться: все шары на своих местах, никаких царапин и повреждений, микросхема полностью очищена. После этого можно констатировать, что реболлинг прошел успешно.

BGA (B all G rid A rray ) - матрица из шариков. То есть это тип микросхем, которые вместо выводов имеют припойные шарики. Этих шариков на микросхеме могут быть тысячи!

В наше время микросхемы BGA применяются в микроэлектронике. Их часто можно увидеть на платах мобильных телефонов, ноутбуков, а также в других миниатюрных и сложных устройствах.

В ремонтах телефонов бывает очень много различных поломок, связанных именно с микросхемами. Эти BGA микросхемы могут отвечать за какие-либо определенные функции в телефоне. Например, одна микросхема может отвечать за питание, другая — за блютуз, третья — за сеть и тд. Иногда, при падении телефона, шарики микросхемы BGA отходят от платы телефона и у нас получается, что цепь разорвана, следовательно — телефон теряет некоторые функции. Для того, чтобы поправить это дело, ремонтники или прогревают микросхему, чтобы припойный шарик расплавился и опять «схватился» с контактной площадкой на плате телефона или полностью демонтируют микросхему и «накатывают» новые шарики с помощью трафарета. Процесс накатывания шаров на микросхему BGA называется реболлинг. На российских просторах этот термин не прижился и у нас это называют просто «перекаткой».

Подопытным кроликом у нас будет плата мобильного телефона.

Для того, чтобы легче было отпаивать «вот эти черные квадратики» на плате, мы воспользуемся или в народе «нижним подогревом». Ставим на нем температуру 200 градусов по Цельсию и идем пить чай. После 5-7 минут приступаем парировать нашего пациента.

Остановимся на BGA микросхеме, которая попроще.

Теперь нам надо подготовить инструменты и химию для пайки. Нам никак не обойтись без трафаретов для различных BGA микросхем. Те, кто серьезно занимается ремонтами телефонов и компьютерной техники, знают, насколько это важная вещь. На фото ниже предоставлен весь набор трафаретов для мастера по ремонту мобильных телефонов.

Трафареты используются для «накатывания» новых шаров на подготовленные BGA микросхемы. Есть универсальные трафареты, то есть под любые BGA микросхемы. А есть также и специализированные трафареты под каждую микросхему. В самом верху на фото мы видим специализированные трафареты. Внизу слева — универсальные. Если правильно подобрать шаг на микросхеме, то можно спокойно накатать шары на любой из них.

Для того, чтобы сделать реболлинг BGA микросхемы, нам нужны также вот такие простые инструменты и расходные материалы:

Здесь всем вам знакомый Flux-off. Подробнее про него и другую химию можно прочесть в статье Химия для электронщика . Flus Plus, паяльная паста Solder Plus (серая масса в шприце с синим колпачком) считается самой лучшей паяльной пастой в отличие от других паст. Шарики с ней получаются как заводские. Цена на такую пасту дорогая, но она того стоит. Ну, и конечно, среди всего прочего барахла есть также ценники (покупайте, чтобы они были очень липкие) и простая зубная щетка. Все эти инструменты нам понадобятся, чтобы сделать реболлинг простой BGA микросхеме.

Для того, чтобы не спалить элементы, расположенные рядом, мы их закроем термоскотчем.

Смазываем обильно микросхему по периметру флюсом FlusPlus

И начинаем прогревать феном по всей площади нашу BGA

Вот здесь и наступает самый ответственный момент при отпаивании такой микросхемы. Старайтесь греть на воздушном потоке чуть меньше среднего значения. Температуру повышайте буквально по пару градусов. Не отпаивается? Добавьте немного жару, и главное НЕ ТОРОПИТЕСЬ! Минута, две, три… не отпаивается… добавляем жару.

Некоторые ремонтники любят трепаться «хахаха, я отпаиваю BGАшку за считанные секунды!». Отпаивают то они отпаивают, но при этом не понимают, какой стресс получает отпаиваемый элемент и печатная плата, не говоря уже о близлежащих элементах. Повторю еще раз, НЕ ТОРОПИТЕСЬ, ТРЕНИРУЙТЕСЬ НА ТРУПАХ. НЕ ТОРОПИТЕСЬ срывать не отпаянную микросхему, это вам выйдет боком, потому как оборвете все пятаки под микросхемой! Пользуйтесь специальными устройствами для поднятия микросхем. Их я находил на Али по этой ссылке.

И вот мы греем феном нашу микросхему

и заодно проверяем ее с помощью экстрактора для микросхем. Про него я писал еще в статье.

Готовая к поднятию микросхема должна «плавать» на расплавленных шариках, ну скажем… как кусочек мяса на холодце. Притрагиваемся легонько к микросхеме. Если она двигается и опять становится на свое место, то аккуратненько ее поднимаем с помощью усиков (на фото выше), Если же у вас такого устройства нет, то можно и пинцетом. Но будьте предельно осторожны! Не прикладывайте силу!

В настоящее время существуют также вакуумные пинцеты для микросхем такого рода. Есть ручные вакуумные пинцеты, принцип действия у которых такой же, как и у Оловоотсоса

а есть также и электрические

У меня был ручной пинцет. Честно говоря, та еще какашка. Закоренелые ремонтники используют электрический вакуумник. Стоит только приблизить такой пинцет к микросхеме BGA, которая уже «плавает» на расплавленных шариках припоя, как он тут же ее подхватывает своей липучкой.

По отзывам, электрический вакуумный пинцет очень удобен, но мне все-таки не довелось его использовать. Короче говоря, если надумаете, то берите электрический.

Но, вернемся все-таки к нашей микросхеме. Крохотным толчком я убеждаюсь, что шарики действительно расплавились, и плавным движением вверх переворачиваю BGA микросхему. Если рядом много элементов, то идеально было бы использовать вакуумный электрический пинцет или пинцет с загнутыми губками.

Ура, мы сделали это! Теперь будем тренироваться запаивать ее обратно:-).

Вот и начинается самый сложный процесс — процесс накатывания шариков и запаивания микросхемы обратно. Если вы не забыли — это называется перекаткой . Для этого мы должны подготовить место на печатной плате. Убрать оттуда весь припой, что там остался. Смазываем все это дело флюсом:

и начинаем убирать оттуда весь припой с помощью старой доброй медной оплетки. Я бы посоветовал марку Goot wick . Эта медная оплетка себя очень хорошо зарекомендовала.

Если расстояние между шариками очень малое, то используют медную оплетку. Если расстояние большое, то некоторые ремонтники не прибегают к медной оплетке, а берут жирную каплю припоя и с помощью этой капельки собирают весь припой с пятачков. Процесс снятия припоя с пятачков BGA — очень тонкий процесс. Лучше всего на градусов 10-15 увеличить температуру жала паяльника. Бывает и такое, что медная оплетка не успевает прогреться и вырывает за собой пятачки. Будьте очень осторожны.

и зашкуриваем с помощью простой зубной щетки, а еще лучше ватной палочкой, смоченной в Flux-Off.

Получилось как то так:

Если присмотреться, то видно, что некоторые пятачки я все таки оборвал (внизу микросхемы черные круги, вместо оловянных) Но! Не стоит расстраиваться, они, как говорится, холостые. То есть они не никак электрически не связаны с платой телефона и делаются просто для надежности крепления микросхемы.

И вот начинается самое интересный и сложный процесс — накатывание шаров на микросхему BGA. Кладем подготовленную микросхему на ценник:

Находим трафарет с таким же шагом шаров и закрепляем с помощью ценника микросхему снизу трафарета. Втираем в отверстия трафарета с помощью пальца паяльную пасту Solder Plus. Должно получиться как-то вот так:

Держим с помощью пинцета одной рукой пинцет, а в другой фен и начинаем жарить на температуре примерно 320 градусов на очень маленьком потоке всю площадь, где мы втирали пасту. У меня не получилось сразу в двух руках держать и фотоаппарат и фен и пинцет, поэтому фотографий получилось маловато.

Снимаем готовую микросхему с трафарета и смазываем чуть флюсом. Далее пригреваем феном до расплавления шаров. Это нам нужно, чтобы шарики ровнёхонько стали на свои места.

Смотрим, что у нас получилось в результате:

Блин, чуточку коряво. Одни шарики чуть больше, другие чуть меньше. Но все равно, это нисколько не помешает при запайке этой микросхемы обратно на плату.

Чуточку смазываем пятаки флюсом и ставим микросхему на родное место. Выравниваем края микросхемы с двух сторон по меткам. На фото ниже только одна метка. Другая метка напротив нее по диагонали.

И на очень маленьком воздушном потоке фена с температурой 350-360 градусов запаиваем нашу микрушку. При правильной запайке она должна сама нормально сесть по меткам, даже если мы чуток перекосили.

Где ключ у BGA микросхемы

Давайте разберем момент, когда мы вдруг забыли, как ставится микросхема. Думаю, у всех ремонтников была такая проблема;-). Рассмотрим нашу микрушку поближе через электронный микроскоп . В красном прямоугольнике мы видим кружок. Это и есть так называемый «ключ» откуда идет счет всех шариковых выводов BGA .

Ну вот, если вы забыли, как стояла микросхема на плате телефона, то ищем схему на телефон (в интернете их пруд пруди), в данном случае Nokia 3110С, и смотрим расположение элементов.

Опаньки! Вот теперь мы узнали, в какую сторону должен быть расположен ключик!

Кому лень покупать паяльную пасту (стоит она очень дорого), то проще будет приобрести готовые шарики и вставлять их в отверстия трафарета BGA.

На Али я их находил целым набором, например .

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.

Реболлинг От англ. reballing

(Лечение отвала BGA чипов)

Мы попытаемся просто и внятно объяснить что такое реболлинг и для чего он нужен:

В двух словах реболлинг это замена шариков припоя которые располагаются под электронными BGA-компонентами, это нужно в том случае когда происходит отвал в местах соприкосновения чипа и платы, в следствии чего компонент (чип) перестаёт работать! В большинстве случаев проблемы отвала происходят из-за использования низкокачественного припоя, и принятия дериктивы RoHS (Данная директива ограничивает использование потенциально опасных элементов в электротехническом и электронном оборудовании, в данном случае свинец) если раньше производители применяли припои с содержанием свинца, то после принятия директивы в 2006 году свинец стал под запретом, и компании были вынуждены использовать другие сплавы (с 2006 года количество брака выросло во много раз)

А теперь по порядку, мы попытаемся разъяснить весь техпроцесс!

Статика опасна для компонентов! перед началом всех работ нужно защититься от статического электричества, ниже приведён небольшой список средств для защиты от статики (ESD-Защита) :

• Антистатический браслет и иные заземляющие устройства
• Антиэлектростатические вещества (например аэрозоль Антистатик)
• Всеразличные увлажнительные приборы или Ионизаторы

И так с защитой мы не много разобрались теперь переходим к самому процессу!

Демонтаж BGA Компонента

Демонтаж BGA компонентов намного сложнее, чем кажется на первый взгляд! Для качественного демонтажа необходимо наличие паяльной станции (желательно ИК) в состав который входит: термостол, верхний нагреватель на штативе и регулятор температуры желательно с возможностью работы по заданному термопрофилю! После прогрева платы, BGA компонент нужно быстро снять в момент оплавления выводов! Снимать можно механическим или вакуумным пинцетом. (Вакуумным безопаснее меньше шанс повредить плату во время снятия!)

Инструменты и материалы

• Инфракрасная или воздушная паяльная станция (Станция Фен+Паяльник не подходит, обратите внимание на рисунок ниже чтобы понять о чём идёт речь)
• фольга (Для защиты компонентов вокруг BGA чипа)
• Механический или вакуумный пинцет
• Рамочный держатель или Фторопластовые стойки

Шаг 1 - Установка платы

Установите плату в рамочный держатель или на фторопластовые стоики неисправным компонентом к вверху, и поместите на термостол паяльной станции.

Шаг 2 - Подготовка к пайке

Нанесите флюс вокруг BGA компонента, закройте фольгой компоненты вокруг чипа, установите термодатчик вблизи от BGA компонента для контроля работы по термопрофилю.

Шаг 3 - Пайка

Установите верхний нагреватель над неисправным компонентом задайте термопрофиль для пайки и ждите завершения.

Шаг 4 - Снятие BGA компонента

После того как процесс пайки завершиться быстро снимите Компонент при помощи вакуумного или механического пинцета.

Процесс снятия шариковых выводов (деболлинг)

После снятия BGA компонента с платы необходимо убрать оставшийся припой как с платы, так и с самого компонента!(собственно эта процедура и называется деболлинг) Существует много инструментов, которые позволяют снять остатки припоя с BGA компонента. Это могут быть как вакуумные инструменты с горячим воздухом, так и паяльники, так же существуют низкотемпературные установки пайки волной, которые более предпочтительны в данном случае, они не сильно нагревают компонент, из чего следует что шансов повредить компонент нагревом стремиться к нулю!
Поскольку паяльники с температурным контролем пайки не так редки, мы опишем процесс деболлинга с использованием паяльника с жалом.

Внимание: Процесс деболлинга содержит множество потенциально опасных для чипа механических и температурных стрессов, по этому следует быть аккуратней.

Инструменты и материалы

• Паяльник
• Изопропиловые салфетки
• Оплётка (Плетёнка) (Медная лента для удаления припоя)
• Антистатически й коврик (Излишней ESD защиты не бывает)

• Микроскоп
• Вытяжка для облегчения удаления дыма, образующихся в процессе выпаивания
• Защитные очки

Подготовка

• Разогрейте паяльник.
• Убедитесь что вы защищены от статики.
• Перепроверьте каждый чип на загрязнение, пропущенные контактные площадки, а также паяемость.
• Оденьте защитные очки.

Примечание: Проведение сушки компонента, для удаления влажности рекомендуется делать до выполнения его деболлинга.

Шаг 1 - Нанесение флюса на BGA компонент:

Положите BGA компонент на антистатический коврик, стороной контактных площадок вверх. Нанесите равномерно Флюс пасту на BGA компонент. (Слишком малое количество флюса сделает процесс деболлинга затруднительным.)

Шаг 2 - Снятие шариков припоя:

Используя плетёнку и паяльник, чтобы снять шарики припоя с контактных площадок Чипа. Положите плетенку на чип поверх флюса, после чего прогревайте паяльником. Перед тем, как сместить плетенку по поверхности чипа, дождитесь чтобы паяльник ее прогрел и расплавил шарики припоя.

ВНИМАНИЕ:

Не надавливайте на чип жалом паяльника. Излишнее давление может повредить чип или поцарапать контактные площадки. Для достижения лучших результатов, прочистите BGA компонент с помощью чистого куска плетенки.

Шаг 3 - Очистка чипа

После Удаления припоя с поверхности чипа, Сразу же очистите чип с помощью салфетки, смоченной в изопропиловом спирте. Своевременная очистка чипа облегчит удаление остатков флюса.

Протирая поверхность чипа, удалите с него флюс. Постепенно сдвигайте чип при протирке на более чистые участки салфетки. При очистке всегда поддерживайте за противоположную сторону чипа.

Примечание:

1. Никогда не очищайте BGA чип загрязненным участком салфетки.

2. Всегда используйте новую салфетку для каждого нового чипа.

Проверяйте чистоту контактных площадок, поврежденные площадки и неудаленные шарики припоя.

Примечание:

Поскольку флюс имеет коррозийное действие, рекомендуется провести дополнительную очистку, в случае, если реболлинг чипа не будет сделан сразу.

Шаг 5 - Промывка

Нанесите деионизованную воду (Вода не имеющая электически заряженных частиц.(ионов)) на контактные площадки чипа и потрите их щеткой (можно использовать обычную зубную щётку). Это поможет смыть остатки флюса с чипа. После чего просушите чип сухим воздухом. Повторно проверьте поверхность (Шаг 4).

Если чип будет некоторое время лежать без нанесенных шариков, необходимо убедиться. Что его поверхность очень чистая. Погружение чипа в воду на любой промежуток времени НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ.

Подготовка BGA компонента к монтажу

Инструменты и материалы

• BGA трафарет
• Держатель для трафарета
• Флюс
• Деионизованная вода
• Поддон для очистки
• Щетка для очистки
• Пинцет
• Кислотоупорная щетка
• Печь оплавления или система пайки

• Микроскоп
• Напальчники

Подготовка

• Перед тем, как вы начнете, убедитесь, что фиксатор для трафарета чист
• Выставьте температурный профиль для оборудования, выполняющего оплавление припоя.

Шаг 1 - Вставка трафарета

Разместите трафарет в фиксаторе. Убедитесь, что трафарет плотно зафиксирован. Если трафарет согнут или помят в фиксаторе, процесс восстановления не получится. Помятие, как правило, является следствием загрязнения фиксатора или плохой его регулировки под трафарет.

Шаг 2 - Нанесите флюс на чип

Используйте шприц для нанесения небольшого количества флюса на чип.

Примечание: Перед тем как начать, убедитесь. что поверхность чипа чиста.

Шаг 3 - Распределение флюса по поверхности чипа

Используя кисточку равномерно распределите флюс по стороне контактных площадок BGA чипа. Постарайтесь покрыть каждую контактную площадку тонким слоем флюса.

Убедитесь, что все контактные площадки покрыты флюсом. Старайтесь нанести флюс тонко и равномерно, при толстом слое будет плохой контакт между шариками припоя и контактными площадками.

Шаг 4 - Вставка чипа

Поместите BGA компонент в трафоретный держатель, контактными площадками к вверху.

Шаг 5 - Наложение трафарета

Наложите сферху трафарет, напомним то что трафарет уже в фиксаторе (верхняя крышка трафаретного держателя), и зафиксируйте так чтобы трафарет прилегал к контактным площадкам.

Высыпте нужное количество шариков припоя на трафарет, наклонными движениями трафаретного держателя раскатывайте шарики, после того как шарики встанут на свои места в трафарете уберите излишки кисточкой.

Шаг 6 - Оплавление

Поместите трафарет в горячую конвекционную печь или станцию для реболлинга горячим воздухом или ИК, и запустите цикл оплавления.

В любом случае используемое оборудование должно быть настроено на разработанный для чипа BGA термопрофиль.

Шаг 7 - Охлаждение

Выньте фиксатор из печи или станции для реболлинга и поместите его в проводящий поддон. Оставьте чип охладиться примерно на пару минут, перед тем, как вынуть его из фиксатора.

Шаг 8 - Выемка BGA чипа

После того, как чип охладился, выньте его из фиксатора и поместите его в поддон для очистки, стороной шариковых выводов вверх.

Шаг 9 - Вымачивание

Нанесите деионизованную воду на трафарет BGA и подождите примерно секунд тридцать, прежде чем продолжить.

Шаг 10 - Снятие трафарета

Используя тонкий пинцет снимите трафарет с чипа. Лучше всего начинать с угла, постепенно снимая трафарет. Трафарет должен быть снят за один прием. Если он вдруг не снимается, добавьте еще деионизованной воды и подождите еще 15 - 30 секунд, перед тем, как продолжить.

Шаг 11 - Очистка от фрагментов грязи

Возможно, после снятия трафарета останутся небольшие фрагменты частиц или грязи. Уберите их с помощью иголки или пинцета.

ВНИМАНИЕ:

Кончик пинцета острый, поэтому может поцарапать паяльную маску на чипе, если вы не будете осторожны.

Шаг 12 - Очистка

Сразу после того, как вы сняли трафарет с чипа, очистите его с помощью деионизованной воды. Нанесите небольшое количество деионизованной воды и потрите чип щеточкой.

ВНИМАНИЕ:

Поддерживайте чип, пока чистите его щеткой во избежание механического повреждения.

Шаг 13 - Промывка чипа BGA

Промойте чип деионизованной водой. Это поможет удалить маленькие частицы флюса и грязи, оставшиеся после предыдущих этапов очистки.

Дайте чипу высохнуть на воздухе. Не протирайте его салфетками или тряпочками.

Шаг 14 - Проверка качества нанесения

Используйте микроскоп для проверки чипа на загрязнение, пропущенные шарики или остатки флюса. При необходимости повторной чистки, повторите шаги 11 - 13.

Очистка фиксатора

В течение процесса реболлинга BGA, фиксатор становится все более липким и загрязненным. Необходимо очистить остатки флюса с фиксатора для того, чтобы трафарет сидел в нем правильно. Ниже описанный процесс подходит как для гибких, так и для жестких фиксаторов. Для лучшей очистки неплохо применять ванну с ультра звуковой очисткой

Инструменты и материалы

• Поддон для очистки
• Щеточка
• Стакан
• Деионизованная вода

• Маленькая чашка или баночка

Шаг 1 - Вымачивание

Вымочите фиксатор для трафаретов BGA в теплой деионизованной воде примерно 15 минут.

Шаг 2 - Чистка с деионизованной водой

Выньте фиксатор из воды и потрите его щеткой.

Шаг 3 - Промывка фиксатора

Промойте фиксатор деионизованной водой. Дайте ему высохнуть на воздухе.

Монтаж BGA компонента

После того как мы сделали реболлинг очистили и проверили чип необходимо убедиться в том что контактные площадки на плате очищены от остатков припоя и грязи.

И только после проверки начать монтаж компонента для этого нужно нанести на контактные площадки тонкий слой флюса устоновить чип для дальнейшей пайки (Расположение чипа должно точно совподать с контактными площадками!) Отпустить верхний нагреватель и запустить заданный термопрофиль.

Пример Реболлинга на термовоздушной паяльной станции FINEPLACER core (цена на данную паяльную станцию начинается от 40.000 Евро)