Технология на ремонт на BGA чипове

By Антон Оруш Sandacite bga запояване, bga поялна станция, bga реболинг, bga чипове, bga шаблони, запояване на bga чипове, шаблони за ребол 0 Comments

Технология на ремонт на BGA чипове

Това са компоненти с висока степен на интеграция и работата с тях е доста деликатна!

Тенденцията към съм все по-голяма спетепн на интеграция на чиповете и уплътнение на монтажа в съвременната електроника доведе до появата на BGA чиповете. Разполагането на контактните изводи по корпуса на тази микросхема позволява да се съберат повече контакти в малка площ. Те представляват плоски контактни площадки с определен диаметър, разположени във вид на мрежа. Върху тези площадки се нанася припой с необходимия диаметър, който варира от стотни от милиметъра до няколко десетки от него. Разстоянието между контактните пластини на интегралната схема е по-голямо от диаметъра на самите точици, но не повече от 0,5-0,7 мм. Типичен пример за BGA монтаж са чипсетите на компютърните дънни платки и видеокарти.

Тази статия ще Ви бъде полезна, ако Ви се налага да ремонтирате електронно устройство с такива чипове. Ще са необходими:

– поялна станция с горещ въздух (използваната тук има вентилатор в ръкохватката)

– паста за запояване

– шпакла за нанасянето й

– шаблон за нанасяне на пастата за запояване върху микросхемата (сито/трафарет в полиграфията)

– флюс (напр. Interflux IF8001)

– медна оплетка за разпояване

– пинсета

– изолирбанд

Внимание! Всичко, показано по-долу, е изпитано в практиката, но в „направи си сам“ среда и е насочено към хора, обичащи да творят с ръцете си. Правете го на собствена отговорност. Имайте предвид, че за извършване на професионален ремонт е необходим професионален комплект апаратура и инструменти, включващ: подходяща станция за запояване с прецизно регулиране на температурите, набор сита за използваните чипове, оптични прибори/микроскопи, камери с макролещи, увеличителни стъкла за визуална инспекция качеството на операциите, вакуумни пинсети, ръчни инструменти с фини накрайници, флюсове и припои за различни температури, набор от топчета припой със специфични диаметри, и не на последно място техническа информация за допустимите температури на загряване на съответния чип и платката,която се ремонтира. Освен това, понякога проблемът със загубили контакт чипове е на по-горно равнище от долуописаната процедура, и тогава човешка ръка не може да помогне – необходими са промишлени роботи.

Прилагайте описаното в статията само върху устройства, на които сте собственици, и разглеждайте указанията просто като предизвикателство и упражнение за Вашата сръчност.

Сега да започнем работа. Да приемем, че става дума за BGA чип в мобилен телефон. В него се намират няколко такива схеми, като всяка отговаря за определена функция – блутуут, интернет връзка, захранване и т.н. При падане на телефона понякога се случва BGA чиповете да се отделят с малко от платката и тогава веригата се прекъсва – устройството губи някои функции. В такъв случай в повечето сервизи или нагряват схемата, за да може топчетата припой да се разтопят и отново да се свържат с контактните места под чипа върху платката (по-малко ефикасно), или изцяло разпояват платката и отливат нови чипове с помощта на сито. Този процес се нарича ребол или реболинг (англ. reballing).

Това е платката-„пациент“:

По-горе става дума за шаблон или сито за BGA чипове. Шаблоните се използват за точно отливане и разполагане на новия масив контактни изводи („топчета“, англ. BGA – Ball grid array) върху микросхемата. Съществуват както универсални сита, така и такива за конкретни чипове (торе вляво на снимката):

Преди да се започне разпояването, е необходимо останалите елементи по платката да се закрият с термолепенка, за да не бъдат изгорени:

Нанесете по платката резки по краищата на микросхемата (ако на платката няма отпечатъци от шаблона, останали от заводския монтаж, които да показват нейното точно място), за да се улесни поставянето на чипа след процедурата. Достатъчни са две резки, които да Ви ориентират. Тях можете да направите дори и с карфица, но трябва да бъдете изключително внимателни! Температурата на горещия въздух се задава на 320-330-350 градуса в зависимост от размера на чипа. Скоростта на въздушния поток – на минимум. Вентилаторът се държи перпендикулярно на чипа за около минута. Въздухът трябва да се насочва не към центъра, а по краищата на чипа, тоест около него, защото в противен случай има реална опасност да бъде изгорен кристалът. Особено чиповете памет са много чувствителни към прегряване. След като минутата измине, „подкопайте“ микросхемата за края и я повдигнете над платката. Най-важното е да не се прилага груба сила – ако припоят не е достатъчно разпоен, погрейте още малко, но не насилвайте, за да не отпоите някоя писта.

След отпояването платката и микросхемата изглеждат по следния начин:

Ако сега от изследователско любопитство се нанесе флюс и компонентите се нагреят, припоят ще се разнесе на неравни топчици.

Сега следва нанасяне колофонов разтвор (спирт и колофон), нагряване и резултатът е следният:

След това платката и микросхемата се измиват.

Очевидно е, че няма да е възможно просто да се запои чипът на платката, защото контактните изводи трябва да бъдат сменени. Разбира се, може да се допрат до контактните площадки и да се запоят, но представяте ли си какво би било да се разпределят и запоят примерно 250 топчета? За щастие технологията на ситото (шаблона) позволява да се получат нови контактни изводи бързо и качествено. За тази процедура е много важна и добра паста за запояване. На долните снимки е добре виден резултатът от нагряване на малко количество качествена и некачествена паста. Първата веднага се превръща в гладка топчица, а втората се разпада на множество малки топчици. На нея не й помага дори смесване с флюс и нагряване до 400 градуса:

Микросхемата се закрепва в ситото. Предполагасе, че имаме шаблон с разпиновка, същата като на чипа, и схемата се притиска към него:

След това с шпакла или дори само с палец са нанася пастата за запояване:

А сега, придържайки шаблона с пинсета (за да не се огъва от горещия въздух), разнесете пастата. Температурата задайте на максимум 300 градуса, вентилаторът се държи перпендикулярно. Шаблонът трябва да се поддържа до пълното изстиване на припоя.

Слеед охлаждането се сваля застопоряващият изолирбанд и чрез вентилатора (температура 150 градуса) се нагрява шаблонът, докато флюсът се разтопи. Контактните „топчета“ (balls) трябва да се размекнат, за да могат плътно да прилепнат на местата си. След това вече микросхемата може да се отдели от шаблона и, ако работата е свършена качествено, вътрешната страна на готовото изделие изглежда ето така:

Последният етап е собственоръчно запояване на микросхемата върху платката. Там, където трябва да легне схемата върху платката, се намират лесно различими опорни точки. Нанесете по тях флюс така, както е показано на снимката, и ориентирайте чипа по направените белег или белези:

Ако случайно сте забравили да нанесете белезите, можете да потърсите информация в Интернет за схемата на ремонтираното устройство, и ще откриете примерно такъв чертеж с кръга за ориентиране върху микрочипа, който кръг Ви указва как трябва да разположите компонента:

Заключение? В момента скорост набира технологията micro BGA, където разстоянието между контактните изводи е още по-малко. Така че предстои да се справяме и с тях.