что такое бга пайка
Чип паять BGA качество оригинал 100%
Содержание
Содержание
Введение. Что такое BGA
Введение. Что такое BGA
Сам БГА чип напоминает бутерброд, который состоит из нескольких слоёв: с наружной стороны кристалл, который в свою очередь крепится маленькими шариками на подложку из текстолита, а с обратной стороны этой подложки выводы для шаров, которые уже крепятся на плату ноутбука или компьютера с помощью пайки.
Роль ИК-станции для пайки BGA чипов
Роль ИК-станции для пайки BGA чипов
Инфракрасная станция это поддон с керамическими плитками, на которые подаётся напряжение и они греются. ИК-станция нужна чтобы равномерно нагреть плату.
Дело в том, что текстолит имеет плохую теплопроводность: тепло быстро рассеивается, мало держится и плохо распределяется. Поэтому мы греем платы с нижней стороны равномерно и по всей площади с помощью ИК-станции. Плитки медленно нагревают воздух, а воздух в свою очередь медленно разогревает плату.
Если бы мы начали паять без нижнего подогрева плату с BGA чипом, причём дуя на него, например, феном, то грелись бы только верхние слои всего BGA бутерброда и температура сверху (на кристалле) была бы намного больше, нежели внизу, где шары и посадочная площадка, а сама плата под чипом вообще была бы холодная.
Такого быть не должно, потому что кристалл не любит высоких температур и может начать деградировать от их воздействия или просто лопнуть.
Как перепаять BGA микросхему
Что такое BGA микросхема?
BGA (Ball Grid Array) — 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.
Как перепаять BGA микросхему
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 инфракрасным преднагревателем 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 этой 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.
Дальше прыскаем туда Flux-off, чтобы очистить от нагара и лишнего флюса наше место под микросхему
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.
Далее берем нашу BGAшку и убираем все лишние припойные шарики. В результате она должны выглядеть вот так:
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
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 здесь.
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.
Пайка bga
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
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:
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.
Последовательность демонтажа
Пайка bga чипов
Общий принцип пайки следующий, благодаря создаваемому поверхностному натяжению при расплавлении припоя, происходит фиксация микросхемы относительно контактной площадки на системной плате. Температура пайки bga микросхем на платах iPhone 320 – 350 градусов Цельсия.
Нижний подогрев для пайки bga
Для уменьшения времени воздействия на плату высоких температур используется подогревать плат. Рекомендуем моноблочный подогреватель печатных плат СТМ 10-6. Стабильное поддержание заданной температуры на всей площади нагревательного элемента способствует равномерному прогреву всей motherboard (зависит от модели подогревателя). И ещё одно из преимуществ перед другими термостолами, это удобная универсальная система креплений.
Флюс для пайки bga
На маркете представлено огромное количество производителей флюсов. В Bgacenter применяется широко распространенный FluxPlus. Следует обращать внимание на дату изготовления и срок годности флюса. Преимущества флюс-геля:
Термовоздушная паяльная станция
Назначение станции Quick 861DE ESD Lead – пайка (демонтаж и монтаж) BGA микросхем и SMD компонентов. Преимущества этой станции:
Что бы можно улучшить в конструкции станции, это регулировка температуры не кнопками, а вращающимися регуляторами, как на Quick 857D (W)+.
Quick 861DE ESD Lead
Паяльник для пайки
PS-900 METCAL – индукционная паяльная система. Мощности паяльника 60 Вт вполне достаточно для работы с многослойными платами современной электроники. Опыт работы инженеров по ремонту телефонов именно с этим паяльником – 4 года. Какие отличительные особенности у PS-900:
Паяльник для пайки
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.
Микроскоп для пайки плат
Шарики bga
Для пайки плат iPhone в основном применяются шарики припоя диаметр 0,2 мм. Обычно поставляются в стеклянной таре, по 10000 шаров в каждой банке.
Состав шариков из припоя:
Качество пайки
После выполнения паяльных работ необходимо убедиться, что пайка bga выполнена качественно. Контроль осуществляется несколькими способами:
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.
Пайка для начинающих
Пайка для начинающих
У начинающего мастера по ремонту электроники возникает огромное количество вопросов. Занимаясь паяльными работами, как SMD компонентов так и BGA микросхем, более 8-лет, мастера Bgacenter подготовили для вас исчерпывающий гайд по пайке. Вы также можете освоить пайку для начинающих под руководством специалистов, здесь профессиональная программа по пайке.
Пайка от А до Я
Процесс пайки bga микросхем, для удобства разделим на несколько последовательных шагов. Основные из которых:
Для того чтобы получить представление о пайке bga, если ранее этим не занимались посмотрите видео-инструкцию. Как преподаватель Bgacenter выполняет процесс паяния
Подготовка платы
Перед выполнением паяльных работ внимательно осмотрите место предстоящей пайки. А именно: какие микросхемы расположены рядом, есть ли среди них те которые покрыты компаундом (размещаем на них теплоотводы), какие чипы находятся с обратной стороны материнской платы.
Если выпаиваете микросхемы, а с другой стороны находится CPU или BB_RF; старайтесь немного натягивать микросхему и не давать припою полностью расплавится под чипом. Это так называемая холодная пайка, позволяет не угревать микросхемы расположенные на обратной стороне. В этом случае рискуем оторвать пятаки на контактной площадке, но их потом можно восстановить. К тому же чаще отрываются пустышки – неиспользуемые контакты.
Важно учитывать температуру окружающей среды. То есть зимой если в помещении прохладно или есть сквозняки, температуру необходимо поднимать немного выше на 20-30 градусов Цельсия.
Выпаивание bga микросхемы
После проведения визуального осмотра необходимо определиться с направлением потока горячего воздуха. Общее правило – направление фена от микросхем на компаунде. Затем устанавливаем теплоотводы микросхемы с компаундом. Пинцетом «примериться» к микросхеме. Как будет захватываться, с какой стороны заводиться лопатка (чипы на компаунде снимаем лопаткой). При необходимости снять часть обвязки, затем до припаивания U, обвязку восстановить.
Выставить температуру на фене 320 – 340 градусов Цельсия. Расход воздуха – индивидуальная величина для каждой термовоздушной паяльной станции.
Направить фен на плату, на 5-7 сек, (предварительно прогреть плату) поднять температуру места пайки. Для исключения тепловых деформаций motherboard. И для равномерности прогрева. Флюс растекается и равномерно распределяется по необходимому участку.
Поток воздуха. Это индивидуально. Много зависит от того насколько близко Вы паяете от элемента. Я паяю близко к элементу, почти вплотную. И на большом потоке. За счет этого уменьшается время воздействия горячего воздуха на плату. Поток необходимо подбирать индивидуально. Существует два критерия:
Нанести флюс по периметру микросхемы, так как плата горячая, он сразу растекается и затечет под микросхему. Флюс необходим для равномерного распределения температуры. Фен заводить как можно вертикальнее. И начинаем прогревать микросхему, постоянно делая круговые движения, для равномерного нагрева.
Момент снятия микросхемы. Можно ориентироваться по времени (раньше, лет 7 назад — я про себя отсчитывал секунды) или по рядом стоящему конденсатору. Если конденсатор свободно перемещается, ещё 5 секунд грею, затем небольшое смещение по горизонтали в сторону, и затем поднимаю. Если сразу поднимать вертикально вверх, возможен отрыв пятаков. Стараюсь н е допускать продолжительности нагрева больше 20 секунд. Некоторые bga микросхемы имеют стеклянный корпус и в ажно не повредить его. Если при пайке появляется хотя бы небольшой скол или царапины на корпусе чипа, микросхему меняю, используя донорскую плату.
Подготовка контаткной площадки
Паяльником с тонким наконечником нанести сплав Розе на каждый вывод на контактной площадке. Это необходимо для понижения температуры заводского бессвинцового припоя. Если опасаетесь оторвать контакты (или когда мало опыта) при работе с паяльником, можно залудить оплетку сплавом Розе и уже оплеткой залуживать контакты на контактной площадке. При этом особое внимание на обвязку, очень легко и незаметно можно “убрать” радиокомпоненты и потом необходимо будет восстанавливать, перед установкой микросхемы.
На оплетку нанести флюс и не надавливая на плату (положил паяльник и потянул за оплетку) собрать остатки припоя с контактной площадки.
Ватной палочкой или зубной щеткой смоченной в техническом бензине БР-2 (или спирте) отмыть контактную площадку от остатков флюса. Перед отмывкой понизить температуру платы. Как я понимаю, когда уже можно мыть бензином? Палец положил на плату, и если палец терпит, то можно и бензином, для исключения повреждения платы.
Удаление компаунда
Выставить на фене температуру 240 – 250 градусов Цельсия. Специальной лопаткой или пинцетом убрать остатки компаунда с контактной площадки, из-под микросхемы и обязательно очистить периметр. Часто вокруг микросхем установлены компоненты очень маленьких размеров и залиты компаундом. Поэтому особое внимание при чистке компаунда на то чтобы не оторвать обвязку вместе с клеем. Для этого рекомендуется достаточное время прогревать плату, для размягчения клея. И снимать компаунд послойно, а не сразу на всю глубину. Финально отмыть место пайки.
При выполнении ремонта, в режиме диодной прозвонки измерить падение напряжения на каждом контакте. Обязательно даём плате остыть и только после этого выполняем замеры. Горячие конденсаторы могут показывать КЗ, а когда их температура понизиться, КЗ не покажут.
Реболлинг микросхемы
Расположить микросхему на специальном коврике, сверху на котором разместить салфетку или кусок джинсовой ткани.
Для восстановления шариковых выводов на микросхеме, необходимо удалить существующий припой. Паяльником залудить сплавом Розе все выводы на микросхеме (для больших микросхем NAND Flash или Wi-Fi, чипы малых размеров можно не залуживать Розе, а сразу собирать припой медной оплеткой). Будьте аккуратны со стеклянными корпусами, пины легко повреждаются и затем не залуживаются.
Нанести флюс на микросхему и оплеткой с паяльником собрать припой перемешанный с Roze. При необходимости удалить остатки компаунда с поверхности чипа. Отмыть микросхему ватной палочкой или зубной щеткой.
Подобрать трафарет. Предварительно под микроскопом оценить состояние трафарета (качество просечки, загрязненность пастой или флюсом), при необходимости отмыть трафарет бензином или заменить. Совместить трафарет с микросхемой и прижать пинцетом. Лопаткой нанести немного пасты на трафарет и затереть bga пасту в отверстия. Излишки пасты убрать лопаткой и ватной палочкой.
С этого момента и при последующей накатке не допускать горизонтальных и вертикальных смещений накатываемой микросхемы относительно трафарета.
Температуру на фене понизить примерно до 250 – 270 градусов Цельсия. Поток воздуха также можно уменьшить по сравнению с потоком при демонтаже. Направить фен на трафарет и прогревать по периметру, выполняя круговые движения. В ыпарить флюс из пасты и окончательно сформировать выводы на чипе.
Стоматологическим зондом или пинцетом вытолкнуть микросхему из трафарета (толкнув в угловые контакты). Это необходимо выполнять, пока микросхема не остыла, иначе она застрянет в трафарете.
Дополнительно еще раз прогреть феном вновь сформированные контакты, для окончательного формирования шаров.
Припаивание микросхемы на плату
Если при подъеме микросхемы сместили обвязку, сначала восстановить обвязку, только потом работаем с микросхемой. На фене выставить Т = 280 – 320 градусов Цельсия (в зависимости от используемой пасты) и уменьшить поток воздуха, по сравнению с потоком при выпаивании.
Нанести флюс небольшое количество на контактную площадку. если флюса будет много, микросхема будет плавать в нем.
Выставить микросхему по зазорам и по ключу:
Как понять что микросхема припаялась:
Отмыть флюс с материнской платы.
Проверка качества пайки
Перед проверкой понизить температуру платы. Нельзя подключать к ЛБП и подавать питание на горячую плату сразу после пайки. Так как существуют линии, чаще всего это основные питающие линии процессора и оперативной памяти,у которых низкое сопротивление. И при подаче напряжения на горячую плату – ЛБП может регистрировать КЗ. Подключить плату к лабораторнику и подать напряжение, начиная с 0 вольт плавно довести до рабочего 3,8 Вольт. Если пайка выполнена качественно, то потребления тока на блоке не покажет.
Схемы для пайки для начинающих
Программное обеспечение которым пользуются мастера Bgacenter:
У каждого софта есть свои преимущества и недостатки. Основной источник схем для пайки это Wuxinji.
Пайка для начинающих видео
Набор для пайки для начинающих
Необходимый и достаточный набор оборудования и расходных материалов, для выполнения самостоятельных ремонтов материнских плат телефонов, планшетов и ноутбуков.
Паяльник 
Термовоздушная паяльная станция
Лабораторный блок питания
Силиконовый жаростойкий коврик
Оплетка для удаления припоя 1,5 и 2,0 мм
Пайка для начинающего мастера – увлекательный процесс. Самостоятельное освоение которого потребует не только значительных материальных, а и финансовых вложений. Понятно, что опыт приходит с практикой. И чем больше этой самой практики, тем более профессиональным становится мастер по пайке. Но есть одно но — – начинать лучше под руководством опытных мастеров. Которые имея большой бэкграунд, готовы поделиться знаниями и опытом с другими.