Bga компоненты что это такое?

2. Установщик BGA и установщик SMD с малым шагом ВП-750.3

Bga компоненты что это такое?

ПРОБЛЕМА: с уменьшением шага выводов существенно усложняется работа по установке микросхем на печатную плату. При отсутствии на плате разметки и реперных рамок корпус BGA, способный само позиционироваться при расплавлении шариков, невозможно правильно установить на плату.Микросхемы с малым шагом выводов и BGA в керамических корпусах правильно установить на посадочное место возможно только при наличии специальной видеосистемы.РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ: установщик ВП-750.3 /v3.1/ предназначен для комфортного и точного совмещения BGA с посадочным местом на печатной плате. Позиционирование BGA с помощью этой видеосистемы и программного приложения значительно упрощает выполнение задачи.
установщик ВП-750.3 это сочетание камеры высокого разрешения, системы перемещений BGA по четырем осям микрометрическими винтами, а также удобного и простого программного приложения.
Для удобства оператора предусмотрен рамочный держатель плат, в который на выдвижных упорах устанавливается печатная плата любой конфигурации. Положение держателя и упоров регулируются, таким образом, чтобы посадочное место микросхемы оказалось в поле зрения оптической системы. Держатель платы установлен на точной рельсовой системе перемещения с кареткой качения.
ПРИНЦИП РАБОТЫ: При помощи программного приложения оператор создает на экране виртуальную реперную рамку вокруг посадочного места BGA. Чип BGA подается в зону установки ручным вакуумным пинцетом, в дальнейшем чип приподнимается с зазором над платой и удерживается в этом положении при помощи вакумного подвеса. На последнем этапе оператор, путем вращения микровинтов, осуществляет визуальное совмещение изображения корпуса BGA с виртуальной реперной рамкой на экране компьютера.

Интеграция видео установщика с инфракрасной паяльной станцией

Установщик BGA ВП-750.3 интегрируется с инфракрасной системой пайки ИК-650 ПРО, образуя единый ремонтно-паяльный комплекс, управляемый компьютером.

После завершения процесса установки BGA на посадочное место оптическая система приподнимается рукояткой, а держатель с платой перемещается по рельсу в зону пайки. В этой точке плата оказывается над широкоформатной системой нижнего подогрева с необходимым воздушным зазором. Оператор позиционирует верхний нагреватель над центром корпуса BGA с помощью лазерного луча. В завершении процесса верхний нагреватель опускают к печатной плате, и под управлением специальной программы осуществляется процесс пайки BGA по термопрофилю.
  • Установка smd микросхем с малым шагом и BGA отличается простотой, так как применена USB видеокамера с привычным объективом.
  • Для работы с этим установщиком BGA конечно требуется аккуратность, но при этом оператору не нужна высокая квалификация.
  • Система построена по простому принципу, который не требует от оператора сложных операций по выравниванию платы или юстировки изображения посадочного места в кадре.
  • После фокусировки изображения оператор сразу приступает к работе по установке BGA. Эта система не требует сложной линейной калибровки оптики.
  • Применение установщика BGA ВП-750.3 для совмещения BGA с посадочным местом и других компонентов с малым шагом выводов обеспечивает необходимую точность и экономически более выгодно по сравнению с другими аналогами.
  • Интеграция установщика BGA и инфракрасной паяльной станции ИК-650 ПРО в единую систему обеспечивает высокую производительность: в то время, как BGA на плате автоматически оплавляется по термопрофилю, оператор может осуществлять видео позиционирование BGA на следующей плате.
Позиционирование BGA на плату осуществляется с помощью быстросменных вакуумных подвесов (присосок), которые обеспечивают захват микросхем размерами от 5 х 5 мм, до 50 х 50 мм. Вакуумные подвесы изготовлены на основе 3D технологий обеспеченных командой can-touch.ru
Откидной столик для захвата BGA предназначен для предотвращения контакта микросхемы с платой до начала процесса позиционирования. Это может потребоваться в том случае, если BGA устанавливают на паяльную пасту, которая предварительно наносится на плату через трафарет. Контроллер видеоустановщика BGA ВП-750 обеспечивает генерацию и коммутацию вакуума для фиксации BGA на подвесе строго параллельно плате, а также регулировку бестеневой светодиодной подсветки посадочного места BGA

Состав установщика BGA:

  • Оптическая система с видеокамерой высокого разрешения и мегапиксельным объективом.
  • Сменные вакуумные подвесы для фиксации и плавного перемещения BGA.
  • Ручной вакуумный пинцет для подачи BGA в зону установки.
  • Кольцевая регулируемая бестеневая подсветка на мощных светодиодах.
  • 4-х координатная система с микрометрическими винтами для перемещения BGA и печатной платы.
  • Блок управления подачей вакуума и осветителем посадочного места.
  • Транспортировочная система для перемещения платы с точки позиционирования BGA в зону ИК паяльной станции.
  • Компьютерное видео приложение на основе алгоритма с адаптивным методом сопоставления и отслеживания объектов для совмещения BGA с посадочным местом в Full HD разрешении.
  • Опциональный гравитационный прижим с креплением на рамочный держатель платы. (предназначен для быстрой установки термодатчика в зону пайки BGA.)
Установщик BGA и установщик SMD ВП-750.3 можно приобрести только напрямую от производителя «Термопро»
Размер устанавливаемых BGA от 5×5мм до 40×40 мм (50 х 50 по доп. согласованию)
Размер печатной платы макс. 360×300 мм (возможны другие габариты)
Точность перемещений по осям X Y Z 0.01 мм
Разрешение видеокамеры 2048×1536 пикс. (3.1 Мп)
Скорость отображения видео до 8 — 10 кадров в секунду (зависит от качества компьютера)
Габаритные размеры изделия 1700×600×500 мм
Дополнительные требования к компьютеру Наличие видеокарты не хуже NVIDIA GeForce GTX 770 с памятью 3Мб

Источник: http://termopro.ru/catalog/sistemy_pajki_bga/art/1530/

BGA под прицелом ЭРСАСКОПа

Bga компоненты что это такое?

В конкурентном мире производителей электронной техники возможность видеть, использовать визуальную информацию для контроля качества является стратегическим преимуществом. Именно поэтому «знаковым» этапом экспансии фирмы ERSA, крупнейшего поставщика паяльного оборудования, стала не очередная паяльная машина, а принципиально новая оптическая система контроля качества пайки BGA. Презентация ERSASCOPE-3000 недавно состоялась на всемирной выставке технологического оборудования Productronica-99. В статье изложена идейная основа подхода и приведены примеры уникальных снимков из-под BGA, получение которых стало реальностью.

На BGA сошелся клином…

Глобальная тенденция перехода к BGA — поверхностно-монтируемым корпусам с матричным расположением плавких выводов — уже ощущается и в России. Первыми с BGA столкнулись сервисные центры по ремонту зарубежной связной и компьютерной техники, а также отряд отечественных разработчиков, использующих новейшую элементную базу. В печати (напр.

«Экспресс-Электроника» № 4’99г.) уже обсуждались особенности BGA и инструмента ERSA для паяльно-ремонтных работ с этими корпусами.

Между тем, узким местом на пути массового внедрения BGA остается выходной контроль качества пайки, ибо выводы BGA расположены в недоступной для визуального наблюдения зоне, и сделать заключение о качестве пайки не так-то просто.

Контроль качества пайки BGA

До сих пор рентгеновский контроль был единственным методом неразрушающего контроля качества пайки BGA. Анализ рентгеновских снимков, производимых в проекции корпуса BGA на печатную плату, позволяет выявлять широкий спектр типовых дефектов, могущих образоваться в ходе пайки, как то: межвыводные перемычки, смещения, пустоты.

Вместе с тем, рентген неэффективен для обнаружения «холодных паек», микротрещин между выводами BGA и контактными площадками и еще ряда дефектов.

Только один пример: поскольку силами поверхностного натяжения уже на начальной фазе пайки сферические выводы PBGA (или CSP) самоцентрируются по контактным площадкам, то рентгеновская проекция «холодной пайки» может выглядеть практически безукоризненно! Наконец, рентгеновское оборудование слишком дорого, чтобы стать широко доступным инструментом для повседневного контроля качества.

К методам неразрушающего контроля изделий с BGA традиционно относится и функциональное тестирование. Увы, функциональный тест «холодной пайки» может выполняться с тем же успешным результатом, что и для надежного паяного соединения: электрический контакт выводов BGA с проводниками на печатной плате имеет место в обоих случаях, хотя в первом он и недолговечен. Таким образом, основываясь на результатах даже двух типов неразрушающих тестов — функционального и рентгеновского, — сложно сделать вывод о качестве пайки в смысле ее долговременной прочности.

В классе методов разрушающего контроля применяются два: исследование внутренней структуры выводов BGA после пайки (в срезе) под электронным микроскопом и механический тест на растяжение (отрыв). Структурный анализ имеет целью идентифицировать результат физико-химических процессов пайки в диффузионных слоях контактирующих металлов: ведь именно этими слоями определяется долговременная прочность паяного соединения. При «холодной пайке» тепла не хватает для образования достаточно глубоких диффузионных слоев, при избыточной же температуре пайки они становятся слишком глубокими и «рыхлыми».

В обоих случаях неправильный температурный профиль пайки влечет резкое уменьшение прочности паяного соединения. Тест на растяжение позволяет оценить прочность пайки как интегрального показателя качества. Если технология пайки была соблюдена безупречно, то паяное соединение между выводом BGA и контактной площадкой оказывается прочнее соединения контактной площадки с платой и, как следствие, при выполнении теста происходит обрыв контактной площадки, а не вывода BGA.

Читайте также  Как распилить оргстекло в домашних условиях?

Очевидно, методы разрушающего контроля используются лишь на ограниченной выборке изделий и имеют экономически обусловленный предел.

Необходимым и эффективным дополнением методов неразрушающего контроля пайки BGA является визуальная (оптическая) инспекция. Этот принципиальный тезис побудил фирму ERSA к разработке первой в мире системы контроля, обеспечивающей возможность визуальной инспекции паяных выводов под корпусом компонента.

Система ERSASCOPE-3000 значительно дешевле рентгеновских средств контроля, безопасна, компактна и проста в использовании. Применение ERSASCOPE-3000 может помочь там, где рентгеновский контроль бессилен, а систематическое применение разрушающих методов невозможно по экономическим соображениям.

На чем же, по мнению специалистов ERSA, базируется возможность визуального контроля качества пайки BGA?

Идейная основа ERSASCOPE

При корректном соблюдении технологии пайки все выводы BGA трансформируются в следующем порядке.

Состояние A. Перед началом процесса пайки сферические выводы BGA (Sn63Pb37) позиционированы по контактным площадкам печатной платы. Нижняя плоскость корпуса BGA параллельна плате (в конкретном примере на рис. 1 она отстоит от платы на высоту 1,0 мм; для разных корпусов высота, очевидно, различна). Форма выводов BGA — правильная сферическая, поверхность гладкая, слегка матовая.

Рис. 1. Фаза А процесса пайки и состояние выводов BGA

Состояние B. Процесс оплавления выводов начинается при температуре 183°C. Под действием сил гравитации происходит первичное «оседание» BGA (рис. 2): расстояние между корпусом и платой сокращается до 0,8 мм, форма выводов становится бочкообразной, а поверхность выводов тускнеет, оставаясь гладкой.

Рис. 2. Фаза В процесса пайки и состояние выводов BGA

Состояние C. По достижении пиковой температуры пайки происходит полное оплавление выводов и смачивание контактных площадок платы припоем. Происходит вторичное «оседание» BGA (рис. 3): высота выводов еще раз уменьшается (в примере до 0,5 мм), результирующая форма выводов, поддерживаемая силами поверхностного натяжения, — сплющенная эллиптическая. Поверхность выводов — гладкая блестящая.

Рис. 3. Фаза С процесса пайки и состояние выводов BGA

Важнейшими признаками при оценке качества паяного соединения являются:

  • количество припоя в зоне паяного соединения;
  • форма мениска (соответствие технологическим стандартам);
  • состояние поверхности выводов (текстура, однородность, гладкость, цвет, блеск);
  • аномалии (например, остатки флюса).

Все признаки важны для контроля качества пайки, но именно состояние поверхности выводов дает наибольшую информацию о механической прочности соединения, ибо помогает сделать заключение об условиях формирования интерметаллического диффузионного слоя в процессе пайки. Визуально различимы

  • неоднородная или пористая поверхность выводов, царапины;
  • деформация формы (асимметричность, впадины и выпуклости, искривления);
  • микротрещины;
  • изменения цвета;
  • микрокапли и брызги припоя;
  • остатки флюса;
  • посторонние включения (шлак/окалина).

Идея ERSASCOPE-3000 проста: заглянув под корпус BGA, проконтролировать правильность итоговой формы выводов, копланарность и отсутствие перемычек. У выводов, ближайших к граням корпуса BGA, следует рассмотреть также поверхность. Удается проанализировать и мениски, если при пайке была использована паяльная паста (это касается прежде всего керамических BGA). На данной нехитрой идее с мощным техническим воплощением и базируется ERSASCOPE-3000.

Как устроен ERSASCOPE

Система ERSASCOPE-3000 (рис. 4) включает оптическую часть на штативе и компьютерную часть с устройством отображения. Изделие (печатная плата) закрепляется в штативе так, что перемещаемые вручную элементы оптической системы с высоким разрешением «охватывают» корпус BGA (рис. 5). С одной стороны корпуса располагается мощный (150 Вт) миниатюрный источник света с волоконной оптикой, с противоположной стороны — головка оптического приемника с регулируемым фокусным расстоянием (0–55 мм).

Рис. 4. ERSASCOPE-3000

Минимальный зазор между корпусом BGA и печатной платой, при котором система работает устойчиво, составляет всего 0,05 мм. Максимальные линейные размеры корпуса BGA, для которых мощность подсветки достаточна, — 50 мм. Изображение с приемной оптической головки передается в компьютер для обработки и на монитор (с увеличением до 350 раз) для человеко-машинного анализа. Отпускная цена системы такова, что для многих западных производств (а в перспективе — и некоторых российских) она является весьма разумной с учетом открывающихся возможностей массового выходного контроля изделий, содержащих BGA.

Рис. 5. Рабочее положение оптических элементов

Следует отметить, что оптическая инспекция качества пайки может быть применена не только в отношении корпусов BGA и им подобных, но также для корпусов PLCC с J-образными выводами и QFP (с внутренней стороны через просвет между корпусом и линейкой выводов).

В модификации MAGNISCOPE подвижная оптическая головка с подсветкой позволяет анализировать миниатюрные объекты сверху или под любым углом до 180° при увеличении их с кратностью до 350 с отображением на мониторе.

Измерение, архивирование, документирование и другие прелести компьютерной обработки обеспечиваются программным пакетом ImageDoc. Примеры областей применения ERSASCOPE и объектов анализа:

  • точность установки компонентов перед пайкой;
  • качество пайки BGA и других SMD-компонентов;
  • качество (доза и форма) нанесения паяльной пасты;
  • качество трафарета;
  • качество металлизации отверстий на печатной плате;
  • целостность защитного покрытия платы;
  • качество микросварки;
  • применения в других отраслях (например, техническая эндоскопия металлоизделий).

Фоторепортаж из-под BGA

На основе кадров (рис. 4–12) можно получить начальное представление о типе изображений, анализируемых менеджером по контролю качества при использовании системы ERSASCOPE-3000 в полноэкранном варианте на высококачественном мониторе.

Рис. 6. Вывод BGA в результате правильной пайки (состояние С)
Рис. 7. Тест на растяжение: отрыв контактной площадки при прочной пайке BGA Рис. 8. Вывод BGA в результате «холодной пайки» (состояние В)
Рис. 9. Тест на растяжение: отрыв вывода BGA от контактной площадки Рис. 10. Прохождение света при отсутствии перемычек между выводами BGA
Рис. 11. Неполное оплавление паяльной пасты Рис. 12. Дефекты формы и поверхности вывода BGA

Статьи в журнале «Технологии в Электронной промышленности» по теме печатные платы

Источник: https://kit-e.ru/circuitbrd/bga-pod-priczelom-ersaskopa/

APR-5000

Bga компоненты что это такое?

Компоненты с шариковыми выводами – BGA, CSP, FlipChip и им подобные – требуют специального оборудования для их монтажа и замены. Связано это с тем, что выводы этих компонентов находятся под корпусом и они недоступны для ручного паяльного инструмента. Нагревать BGA-компоненты приходится целиком, а чтобы избежать перегрева корпуса и соблюсти необходимый температурный режим, нагрев должен осуществляться строго по термопрофилю, рекомендованному производителем компонента.

Непростой задачей при монтаже BGA является и процедура совмещения контактов компонента и платы, особенно если расстояние между выводами меньше 1 мм. Все это обусловило появление прецизионных паяльных систем, предназначенных для точного монтажа и замены именно BGA- компонетов, а предлагаемая Вашему вниманию система APR5000 на сегодняшний день является одним из лучших инструментов для этой задачи.

Система APR-5000 обеспечивает совмещение с точностью 25 мкм и конвекционную пайку BGA/microBGA/CSP/FlipChip компонентов с шагом 0,3мм и менее, неповреждающий демонтаж с автоматическим вакуумным захватом и подъемом компонента. Специальное программное обеспечение позволяет оператору легко и удобно создать термопрофиль и отладить его в реальном времени, используя 3 сверхтонкие термопары. Оптическая система совмещения компонента с контактными площадками, выполнена на базе призмы и видеокамеры с высоким разрешением.

Прецизионный электропривод вертикального перемещения паяльной головки обеспечивает автоматическое плавное опускание компонента на плату. Встроенный инфракрасный подогреватель обеспечивает нижний прогрев обширного участка платы, исключающий ее коробление во время пайки. Принудительное охлаждение компонента после пайки улучшает структуры соединения. Система располагает встроенной вакуумной и компрессорной системой.

Широкий выбор сопел различных размеров перекрывает любую элементную базу, хотя практически требуется очень небольшое количество сопел, поскольку допускается пайки компонентов меньшего размера, чем применяемое сопло.

Система APR5000 также рассчитана на пайку в азоте и на применение бессвинцовых паяльных материалов.

артикул наименование/комплект поставки
APR5000 APR5000 прецизионная паяльная система для BGA/CSP. В комплекте PC-контроллер, LCD монитор 17”, ПО.
Принадлежности
DTP-BGA DTP-CSP Набор ванночек для флюсования 28, 35, 45мм Набор ванночек для флюсования 10, 16, 21мм
Сопла
NZA-490-490 NZA-450-450 NZA-400-400 NZA-350-350 NZA-300-300 NZA-270-270 NZA-230-230 NZA-200-200 NZA-180-180 NZA-150-150 NZA-130-130 NZA-080-080 NZA-060-060 NZA-080-095NZA-250-290 APR, сопло, 49х49мм APR, сопло, 45х45мм APR, сопло, 40х40мм APR, сопло, 35х35мм APR, сопло, 30х30мм APR, сопло, 27х27мм APR, сопло, 23х23мм APR, сопло, 20х20мм APR, сопло, 18х18мм APR, сопло, 15х15мм APR, сопло, 13х13мм APR, сопло, 8х8мм APR, сопло, 6х6мм APR, сопло, 8х9,5ммAPR, сопло, 25х29мм
Интеллектуальная система обучения машины Программное обеспечение APR5000 позволяет монтажнику осуществлять первую пайку нового изделия самостоятельно, полностью управляя каждым шагом машины, а все последующие операции с этим изделием будут отрабатываться уже в автоматическом режиме. Выполняя команды монтажника, система осуществляет захват и подъем компонента, флюсует его, а после процедуры совмещения опускает на плату и устанавливает сопло на определенной высоте над компонентом. Все эти перемещения электропривода запоминаются системой для последующего воспроизведения при автоматическом монтаже.
Точная система совмещения компонента и платы камера с помощью призмы помещенной между платой и поднятым над ней компонентом, позволяет оператору наблюдать на экране монитора одновременно изображения поверхности платы и компонента со стороны выводов. После виртуального совмещения на экране, призма убирается, и компонент опускается на плату, точно попадая шариками в центр контактных площадок. Особенность системы APR5000 состоит в гарантированной точности этой операции. Достигается это за счет применения специальной видеокамеры высокого разрешения и особой точности исполнения механических деталей привода, опускающего компонент на плату.
Читайте также  Как сварить полипропиленовые трубы в домашних условиях?

Управление термопрофилем

Программное обеспечение APR5000 позволяет быстро и легко создать новый, или отредактировать уже имеющийся термопрофиль. Перед выполнением первой пайки нового изделия необходимо закрепить на плате от одного до трех термодатчиков. При запуске цикла нагрева показания термодатчиков будут отображаться на мониторе в виде графика реальной температуры в контрольных точках.

Задача монтажника при первой пайке, манипулируя температурой воздуха, подаваемого в сопло сверху и обдувающего плату снизу, добиться того, чтобы график реальной температуры в зоне пайки максимально соответствовал термопрофилю, рекомендованному для данного компонента.

Следующий раз монтаж этого изделия будет выполняться автоматически, и термодатчики уже не потребуются.

Конвекционный нагрев

В системе APR5000 используется конвекционный метод нагрева, то есть передача тепла осуществляется с помощью перемещающего горячего воздуха. Этот метод нагрева получил наибольшее распространение в промышленности, поскольку только конвекция в замкнутом или условно-замкнутом объеме обеспечивает равномерное распределение тепла и позволяет корректно измерить температуры, просто поместив термодатчик в любую точку конвекционного объема. Такой объем создает сопло, накрывающее компонент.

Горячий воздух подается в сопло сверху, перемешивается, выравнивая температуру во всем объеме, и вытесняется через отверстия в верхней части сопла. При этом не происходит растекания горячего воздуха по плате и нежелательного нагрева соседних компонентов.

В системе нижнего подогрева платы также используется конвекционный метод. В отличие от традиционной керамической пластины, обычно применяемой в нижних подогревателях, конвекция позволяет нагревать плату гораздо большей площади.

Кроме того, изменяя температуру подаваемого воздуха, можно быстро менять температуру платы, что необходимо для оперативной коррекции термопрофиля во время первой пайки.

Применение в бессвинцовой технологии

Система APR5000 была разработана специально для бессвинцовой пайки. В термопрофиль добавлена четвертая зона нагрева RAMP. Вместо традиционных термопар в верхних и нижних нагревателях использованы более точные Rtd – датчики. Предусмотрена возможность пайки в азоте. И, наконец, в соответствие с требованиями к оборудованию для бессвинцовой технологии фирма OK International выпускает калибровочный набор, позволяющий пользователям периодически поверять системы, чтобы гарантировать точность их работы. Разумеется, все это не мешает использовать систему APR 5000 и для традиционной пайки с оловянно-свинцовым припоем.

Фотографии APR-5000

Производитель прецизионной системы APR-5000 — компания METCAL (OKi), США

Технические данные APR-5000

ПараметрыЗначения
Электропитание 100-240В, 2200Вт
Мощность верхнего нагревателя 550 Вт
Мощность нижнего нагревателя 1400 Вт
Максимальная температура верхнего воздуха 450С
Максимальная температура нижнего воздуха 350С
Производительность компрессора 8, 16 или 24 л/мин
Максимальный размер компонента 35 х 35мм
Минимальный размер компонента 0,51 х 0,25мм
Максимальный вес компонента 55г
Максимальный размер платы 229 х 305мм
Размер рабочей области платы 229 х 305мм
Максимальная толщина платы 6мм
Максимальное поле обзора видеосистемы 35 х 35мм
Габариты 483x 762x762mm
Вес APR5000 59кг

Источник: https://www.astena.ru/apr-5000.html

Пайка BGA компонентов

Bga компоненты что это такое?

Отличительной особенностью электронных технологий последнего времени является всё большее уплотнение монтажа компонентов и микросхем, что стало причиной появления корпусов типа BGA (англ. Ball grid array — массив шариков). Этот самый массив находится под корпусом микросхемы, что позволяет разместить большое количество выводов в малом объеме (корпуса).

Подобная микроминиатюризация зачастую оборачивается известными неудобствами, вызванными сложностью ремонта (пайки) элементов, размещённых в таком корпусе.

При их пайке обрабатывается сразу несколько контактных ножек и площадок, располагаемых под нижней частью цифрового контроллера или небольшого по размерам чипа. Действовать с ними следует очень аккуратно, пайка требует специализированного оборудования, навыков, знания технологий и профессионализма.

Технология ремонта BGA

Пайка BGA микросхем или реболлинг (reballing) – это процесс восстановления массива из шариков на нижней площадке платы. У нас данный термин не очень прижился и сами специалисты этот процесс ремонта называют просто «перекаткой» контактных шариков. Необходимость в этой процедуре возникает в случаях, когда требуется заменить сгоревшую микросхему, предварительно выпаяв её с посадочного места. Саму процедуру можно разделить на основные этапы:

  • демонтаж неисправного микроэлемента после предварительного нагрева;
  • очистка несущей платы от остатков старого припоя;
  • накатывание новых контактных выводов;
  • установка компонента на место.

Следует отметить, что качество пайки значительно отличается при работе на профессиональных паяльных станциях и в домашних условиях на кустарных приспособлениях. К тому же, BGA пайка требует опыта, знания элементной базы, хорошего глазомера и качественных расходных элементов. Имея профессиональную станцию, ремонт станет значительно проще и пройдет в полуавтоматическом режиме.

Для работы с BGA чипами потребуются следующие инструменты, материалы и приспособления:

  • паяльная станция с термофеном;
  • удобный пинцет;
  • специальная паяльная паста и фирменный флюс;
  • нужный трафарет для нанесения паяльной пасты;
  • липкая лента или экранная оплётка для удаления припоя;

Порядок действий

  1. Для качественной пайки BGA-корпусов очень важна предварительная подготовка посадочного места (его ещё называют «рабочей областью»). Ремонтируемая плата помещается на горизонтальную платформу, имеющую нижний подогрев инфракрасным излучателем локального действия. Этот излучатель направляется на отпаиваемый BGA чип. При нижнем нагреве станция следит за температурой. Она не должна превышать 200°С, так как требуется только подогрев припоя для облегчения демонтажа элемента.

    Сверху нагрев осуществляется горячим воздухом целенаправленного действия. Обычно для чипов средних размеров температуру выставляют в пределах 330–360°С.
    Процедура занимает около минуты. Нагрев осуществляется по краям платы, исключая центр микросхемы. Это требуется для предотвращения перегрева кристалла. Следует учитывать время и интенсивность обработки микросхемы воздухом. Так как компоновка элементов очень плотная, то существует вероятность перегреть соседние элементы. Для этого их укрывают специальной защитной пленкой.

  2. После этого можно производить демонтаж микросхемы. Для этого используется «подъемник» чипа, который входит в комплект станции. Данное приспособление необходимо для отделения ремонтируемой микросхемы от печатной платы. Этап очень ответственный. При недостаточном нагреве существует риск оборвать дорожки.
  3. Следующим этапом необходимо очистить электронную плату и чип от остатков припоя. Здесь очень важно не испортить паяльную маску, в противном случае возможно растекание припоя по дорожкам.

    Для удаления используется паяльник с насадкой типа «волна». Его использование эффективно и позволяет добиться максимально качественного результата.

  4. Далее технология BGA пайки предусматривает накатывание новых контактных выводов на чипе. Возможно применение готовых шаров. Но зачастую контактная площадка состоит из сотни выводов. Поэтому в промышленном случае используются специализированные трафаретные площадки, в которых закрепляется микросхема. При реболлинге важный элемент – высококачественная паяльная паста.

    Такие экземпляры при нагревании дают ровный и гладкий шарик. А некачественные пасты распадаются на большое количество мелких шариков.

  5. Заключительная процедура пайки BGA микросхемы — установка ее на место. Элемент устанавливается, исходя из шелкографии, нанесенной на саму плату или монтажных меток. Затем микросхема прогревается горячим воздухом и за счет сил поверхностного натяжения от действия расплавленного припоя фиксируется на первоначальном участке демонтажа, занимая «удобную позицию».

  6. На этом ремонтные процедуры завершены. Плата промывается аэрозолю flux-off и проверяется на работоспособность.

    Подробнее об особенностях BGA монтажа читайте:

Источник: http://sepco.ru/montage/pajka-bga-komponentov.html

Как перепаять BGA микросхему

Bga компоненты что это такое?

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.

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

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 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.

Источник: https://www.ruselectronic.com/pajka-bga-mikroskhjem/