Меню

Как паять BGA микросхемы

Как паять BGA микросхемы? Этим вопросом очень часто задаются ремонтники микроэлектроники. Под микроэлектроникой подразумеваются материнские платы ноутбуков, мобильных телефонов, а также платы промышленной электроники.

А началось все это с того дня, когда Попов изобрел радио. Этот день можно считать днем зарождения радиотехники и начала эры электроники. С этого дня электроника всегда стремилась к удобству, безотказности работы и, конечно же, малым габаритам. Радиоэлементы сначала были отдельной единицей (дискретными).  Потом их по несколько штук стали «втюхивать» в один корпус. Так стали появляться сборки элементов (например, диодные сборки, транзисторы Дарлингтона и другие элементы). С развитием технологий все больше и больше элементов стали втюхивать в один и тот же корпус.

Совсем недавно мир перешел на нанотехнологию (10-9метров или 1 нанометр) производства радиоэлементов и в результате в одном корпусе микросхемы стали втюхивать миллионы тех же самых транзисторов, резисторов, конденсаторов. Но, раз столько много элементов в одном корпусе, то и выводов должно быть очень много, но откуда их выводить? По периметру микросхемы много выводов не сделаешь… Но, недолго думая, разработчики все  таки предложили миру выход из этой ситуации и назвали его «BGA» что в дословном русском переводе означает «массив из шариков».  BGA микросхемы относятся к SMD компонентам

В наше время микросхемы BGA применяются в основном в микроэлектронике. Это, конечно же, платы мобильных телефонов, материнские платы компов и разные электронно-цифровые безделушки.

Не буду далее распинаться про  технологию этих компонентов, все что вам интересно можно найти на просторах рунета. Лучше покажу ка я Вам, как их надо отпаивать, запаивать, перепаивать. По ходу статьи буду рассказвыать о них все, что Вам нужно будет знать.  А подопытным кроликом у меня будет трупик телефона Nokia 3110C, который является донором для всех остальных телефонов Nokia, раздавая свои элементы :-).

трупик тела

Для того, чтобы легче было отпаивать «вот эти черные квадратики» на плате, мы воспользуемся Инфракрасным преднагревателем AOYUE INT853A или в народе «нижним подогревом».  Ставим температуру на нем 200 градусов по Цельсию и идем пить чай.  После 5-7 минут приступаем парировать нашего пациента.

Остановимся на BGA микрухе, которая попроще. 

Так, вроде бы разобрались. Теперь нам надо подготовить инструменты и химию для пайки. Скажу одно, нам ну 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 ремонтника мобил.

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 микросхемку.  В самом верху мы видим специализированный трафареты «дохрена в одном». Внизу слева мы видим универсальные. Если правильно подобрать шаг на микросхеме, то можно спокойно накатать шары на любой из них.

Ближе трафареты  выглядят вот так:

       

Небольшое лирическое отступление, кто  вообще не понимает о чем я тут тараторю. Ремонтникам телефонов можно не читать :-) В ремонтах телефонов  бывает очень много различных поломок, связанных именно с микросхемами. Эти BGA микрухи могут отвечать за какие то  определенные функции в телефоне. Одна микруха отвечает за питание в телефоне, другая — за блютуз, третьяя  — за сеть и тд. Бывает, что 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 микруху, чтобы припойный шарик расплавился и опять «схватился» с платой телефона, а точнее, с его пятачком, или полностью демонтируют ее и накатывают новые шарики с помощью трафарета.  Процесс  накатывания шаров на микру BGA называется  реболлинг.   На российских просторах этот термин  не прижился, и у  нас это называется просто «перекаткой».

       

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

Здесь всем Вам знакомый Флюс-Офф. Подробнее про него и другую химию можно прочесть в статье Химия для электронщика. Flus Plus, паяльная паста Solder Plus (серая масса в 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 тоже дорогая, но это 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 реболл простенькой BGAшке.

Для того, чтобы не спалить элементы, расположенные рядом, мы их закроем Термоскотчем, они нам еще пригодятся.

Смазываем обильно все это дело флюсом FlusPlus-ом.

И начинаем прогревать феном по всей площади нашу микрушку 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!». Отпаивать то они отпаиват, но при этом видать 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 неотпаянную микросхемку, 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 микруху

и заодно  проверяем ее с помощью устройства для поднятия микросхем  или пинцетом

Готовая к поднятию микросхема должна «плавать» на расплавленных шариках, ну скажем… как кусочек мяса на холодце! Во :-). Притрагиваемся легонько к микросхемке, если она двигается и опять становится на своем место, то аккуратненько ее поднимаем с помощью усиков (на фото выше), а если у Вас такого устройства нету, то накрайняк можно и пинцетом.

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

а есть также и электрические

У меня был ручной пинцет.  Честно говоря, не очень удобно. Закоренеллые ремонтники используют электрический вакумник. Стоит только приблизить такой пинцетик к микрушке, которая уже «плавает» на расплавленных шариках припоя, как тут же он ее подхватывает, не причиняя вред другим близлежащим элементам на печатной плате.

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

Но, вернемся все таки к нашей микрушке. Крохотным толчком я убеждаюсь, что шарики действительно расплавились и плавным движением вверх переворачиваю BGAшку. Если рядом много элементов, то идеально было бы использовать вакумный электрический пинцет, на крайняк — 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 микрушки 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 темперутуры жала паяльника. Бывает 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 микросхемку

и зашкуривам с помощью простой зубной щетки, а еще лучше ватной палочкой, смоченной в Flus-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.

Точь-в-точь те же самые шаги делаем и для нашей микросхемки BGA. 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 микросхемку 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 температура примерно 320 градусов на очень маленьком потоке всю площадь, где мы втирали пасту.  У меня не получилось сразу в двух руках держать и фотик и фен и пинцет, поэтому фоток так мало получилось :-(.  Но думаю, вы уловили, что и как.

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

Смотрим, что у нас получилось в результате:

Блин, чуточку коряво :-). Ну почему всегда, когда пишу материал для статьи все время получается все коряво ??? :-) Одни шарики чуть больше, другие чуть меньше. Но все равно, это нисколько не помешает при запайке этой микрухи.

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

И на очень маленьком ветре с температурой 350-360 градусов запаиваем нашу микрушку. При правильной запайке она должна сама нормально сесть по меткам, даже если мы чуток перекосили.  Это напоминает, когда Вы очень сильно хотите какать, и бежите на белый камень и вот садитесь и очень удобно устраивайтесь на нем :-).

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 прямоугольничке мы видим кругляшок. Это и есть так называемый «ключ» откуда идет счет всех шариковых выводов BGA .

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

Опа на! А 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 оверстия трафарета. Выглядят БГА шарики примерно так:

На Али я их находил целым набором, например здесь.

В настоящее время самым крутым ремонтником считается тот, кто умеет перепаивать BGA микросхемы любого размера. Поэтому, отвечу на вопрос нашей статьи в первой части: » Так почему надо научиться перепаивать этот вид микросхем, а не нужно? » Будущее электроники за BGA микросхемами и от этого нам с Вами никуда не убежать. Очень большую популярность также набирает технология micro BGA, где расстояние между выводами еще меньше. Уметь или не уметь? Вот в  чем вопрос. Но коли уж уметь, то Вы очень сильно сэкономите на ремонте того же телефона или ноутбука, потому что за перекатку в ремонтных мастерских всего лишь одной микросхемы BGA берут от 500 и до 2000 рублей! Не проще ли потренироваться на трупиках, поизучать форумы, и конечно же никогда не сдаваться и уверенно держать в руках фен с паяльником!?




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *