Электроника для всех
Блог о электронике
Самодельный трафарет для реболинга BGA из текстолита.
Есть у нас тут внизу какая то автомастерская. И там у них есть автоэлектрик. В общем, запороли они чей то ЭБУ при прошивке. Синдром Даннига-Крюгера в действии. Да там все легко, все херня… Да мы сто раз это делали. Ой… А чего он отзываться перестал? А чего из него дым идет? В общем, мы с Ветром поржали над ним, но решили помочь, по крайней мере перекатать чип, благо они его где-то нашли. Видимо сняли с донора. Как и чем я хз. Но чип был, без шаров. Живой не живой хз.
Надо отреболить. Проблема только, трафарета под него нет. Димка метнулся кабанчиком по ближайшим магазинам для ремонтников, а там такого нет. Есть примерно похожий, но все равно не тот. Больше чем нужно. На али он есть за тыщу, но ждать две-три недели никому не улыбалось. Тут пришла мысль, а чего бы нам трафарет самим не сделать? Из говна и палок!
Надо только пластину найти, которая бы хорошо и точно сверлилась, а еще была жесткой. Подумали, что можно сделать из текстолита. Обожаю этот материал! Его что фрезеровать, что сверлить одно удовольствие. А тонкий, 0.4мм, текстолит у меня есть. Дело за малым. В Eagle CAD накидать матрицу шаров, с выбранным шагом. Благо даташит на чип мы нашли и измерять ничего не пришлось. А дальше вывод сверловки в exellon, конвертация во Flat CAM, его в G-код и вперед.
Наклеил на столик текстолит. Просверлил.
Сверлил я советскими сверлами ВК6М на 0.7мм, которых где то нарыл NN4Z. Тот еще экстрим. Словно стеклянные. Малейший косой взгляд — ломаются. Сколько мы их переломали просто случайно задев пальцем или чуть толкнув станок в процессе… Ой, штук десять наверное, не меньше. Жесткость у моей ЧПУшки так себе, даром что из металла. Но если сверло в материале, то банальный щелбан по корпусу шпинделя приводит к поломке сверла. Это капец. С китайскими сверлами под 3.175 хвостовик в сотни раз проще. Но их не было ни одной. Поэтому ВК6М и поможет нам Мегатрон! Да, 15000 оборотов для этих сверл крайне мало. Так что запускаем прогу, пылесос не включаем, отходим от станка и не дышим. Зато как сверлит… Песня! Ни заусенки! Дырочка к дырочке!
Затем кинул в хлорное железо, чтобы стравить медь.
А дальше все как обычно. Наложили, продавили пастой:
Запекли феном при нижнем подогреве:
Подогрев, кстати, годный получился. Димон про него писал у себя.
Шарик к шарику. Причем, в отличии от стального, текстолитовый шаблон не перекашивало от нагрева вообще. Были сомнения, что его будет тяжело снять, что припой зацепится за неровности стенок отверстий, но нет. Все получилось на ура.
Запаяли, ЭБУ заработал. Даже прошился, впрочем это им не помогло. Там какие то ID номера не совпали, видать у чипа своя память тоже не пустой была. Но это уже была не наша проблема.
22 thoughts on “Самодельный трафарет для реболинга BGA из текстолита.”
Идея суперская, молодец.
А какой это чип был?
Изготовление трафаретов для нанесения паяльной пасты
На производстве трафареты делаются, обычно, из стали (методов вагон), но там они расчитаны на тысячи плат. В любительской практике такие количества не нужны, поэтому трафареты делают из чего попроще — медь, латунь, алюминий. Но медь и латунь не самые дешевые и доступные материалы, а алюминиевых банок хоть отбавляй. И толщина фольги у них подходящая — около 0.15мм. Одна беда — жесткий он, выровнять нормально не получается, а без этого сложно нормально фоторезист нанести. Но, как оказалось, у этой заморочки есть достаточно простое решение…
И так, инструменты и материалы:
1. Отмываем (или, как минимум, ополаскиваем) банку от остатков содержимого.
2. Акуратно, стараясь не помять поверхность острым ножом срезаем верх и низ банки. О ровности краев можно особо не беспокоиться. На этом этапе важнее банку не помять.
3. Ножницами разрезаем получившийся цилиндр и, на этот раз акуратно, еще раз обрезаем края (те, что получились после обрезания верха и низа).
4. Еще раз (на этот раз тщательно и опять-таки, стараясь не помять) отмываем банку от остатков содержимого.
5. На противень кладем заготовку («горбом» вверх) и сверху прижимаем достаточно тяжелым предметом так, что бы банка не прогибалась. Иногда может оказаться удобно положить сверху что-нибудь плоское, но не достаточно тяжелое и прижать чем-нибудь более тяжелым (но не достаточно большим, что бы прижать весь лист равномерно). На этом этапе важно прижать равномерно и по всей плоскости.
6. Ставим противень в печь/духовку и разогреваем ее до 240-250 градусов. Достаточно только разогреть и охладить, выдерживать при такой температуре нет необходимости.
7. Когда печь остывает получаем весьма ровную (как минимум пригодную для накатки фоторезиста) но все так же жесткую заготовку. Тут важно дать остыть заготовке под грузом, иначе она распрямится не до конца.
8. Кладем получившийся лист на подложку (пункт №3 в списке инструментов и материалов) и под не сильной струей воды, с абразивным моющим средством начинаем акуратно зачищать одну сторону заготовки. Если кто еще не в курсе, поверхность банки (обе поверхности) покрыта слоем лака, которому все предыдущие издевательства на один зуб, химии он толком не боится (как минимум из того, что есть у меня он выдержал все), а алюминий нам травить таки надо. К счастью с абразивом лак справиться не в состоянии. Зачищать нужно тщательно, но можно не по всей поверхности, а только такой участок, которого хватит для того, что бы разместить трафарет. Не стоит в процессе зачистки прикладывать излишние усилия, резким движением можно легко смять заготовку. Да, лак на второй стороне заготовки нам не мешает. Правда и не помогает: в процессе на нем образуются царапины до алюминия, так что надеятся на надежную защиту всей поверхности уже не приходится.
9. Когда результат зачистки нас удовлетворяет, тщательно промываем заготовку в проточной воде и сушим.
10. Дальше обычный фотопроцесс — накатка фоторезиста, экспонирование и проявка.
11. Защищаем другую сторону заготовки. Тут есть варианты по вкусу, но я остановился на том, что накатываю фоторезист на обе стороны и экспонирую (без фотошаблона, естественно). Одна из основных причин — простота безболезненного удаления защитного слоя без риска повреждения заготовки. В случае, например, использования скотча, удалить его не повредив трафарет далеко не так просто.
12. Травим заготовку. Травить можно в привычных растворах — хлорном железе, лимонке с перекисью и так далее. Сразу уточню, что не стоит использовать один и тот же раствор для плат и для трафарета. Даже если состав тот же, для травления трафарета надо использовать отдельную посуду и свою порцию раствора. Травится трафарет весьма быстро, не смотря на толщину.
13. Когда трафарет дотравится, тщательно промываем его в проточной воде и смываем фоторезист и снимаем защиту с другой стороны. Трафарет готов.
Несколько коментариев: для трафарета у известных мне кадов есть свой отдельный слой. Фотошаблон для трафарета следует делать именно из него. Размер окон для пасты имеет смысл уменьшить на 0.1-0.2мм, что позволит компенсировать подтрав.
Иллюстрации к процессу
Банка со срезанным дном и верхом: 
Банка разрезана вдоль и аккуратно обрезана по краю. Норовит свернуться в трубочку, естественно. 
Готовим банку к прогреву:
Первый вариант прижима (большой брусок дюрали): 
Второй вариант прижима (приспособления из комплекта печки): 
Греем в печке: 
После прогрева банка стала заготовкой: 
Перед снятием лака (снизу видна подложка которая понадобится в процессе): 
Очищен кусок достаточный для трафарета (вблизи — неочищенная часть): 
Готовимся к накатке фоторезиста (фоторезист, «ушки» из скотча, подложка): 
Фоторезист закреплен на подложке (защитная пленка по краю снята): 
Особо внимательные могут заметить, что крайние «ушки», которыми край фоторезиста крепится к подложке, расположены параллельно краю (а не перпендикулярно, как два средних). Эта небольшая модификация позволила полностью исключить отклеивание переднего края фоторезиста в ходе последующих этапов.
Подаем подложку в ламинатор: 
После захвата края останавливаем ламинатор, отгибаем фоторезист вверх и снимаем защитную пленку: 
Вставляем заготовку и включаем ламинатор: 
«Уходящий вдаль» задний край заготовки: 
На выходе получаем вот это: 
Вырезаем заготовку из «конверта» образовавшегося из фоторезиста и подложки: 
Затем повторяем процесс для другой стороны (повторять фотки нет буду, там все тоже самое).
Собираем «бутерброд» из двух стекол, фотошаблона и заготовки: 
Такой вариант крепления удобен тем, что не нужно разбирать конструкцию, что бы экспонировать и вторую сторону.
После экспонирования обеих сторон проявляем: 
Травим и смываем фоторезист, получаем на выходе вот такой трафарет:
Реболлинг и монтаж BGA
Современные BGA-микросхемы — это головная боль для любого инженера, который занимается ремонтом современной техники. С каждым годом они все больше вытесняют «с платы» элементы в корпусах QFP, TQFP и др. А все потому, что на данный момент BGA-корпус наиболее совершенный и выигрывает у других по ряду параметров:
Но, при всех своих достоинствах, у BGA-микросхем есть один существенный недостаток — сложность ремонта в случае брака. А брак, связанный с особенностями BGA, сейчас встречается очень часто, и в первую очередь это касается мобильных телефонов и ноутбуков.
Вследствие механического или термического повреждения (например, из-за постоянного надавливания в месте, где размещена BGA-микросхема, или перегрева микросхемы во время работы) может пропасть контакт между чипом и платой. Очевидно, что для возобновления работоспособности нужно этот контакт восстановить.
Существуют два способа восстановления:
Реболлинг
Ни один серьезный сервисный центр не предложит вариант с прогревом. Во-первых, никто не сможет дать гарантию на такой ремонт, и, во-вторых, такой ремонт далеко не всегда дает положительный результат.
Поэтому, единственным рекомендуемым способом восстановления контактных выводов является реболлинг.
Залогом успешного реболлинга являются два фактора:
К сожалению, с выбором инженера, в этой статье, мы помочь не сможем. А вот подобрать оборудование и расходники для выполнения данной операции — попытаемся.
Итак, для реболлинга нам понадобятся:
Паяльная станция для BGA-реболлинга
О выборе конкретной модели мы расскажем в других публикациях, а в этой статье давайте определимся с типом паяльной станции.
Для успешного реболлинга и монтажа BGA-микросхемы небольшого размера, например мобильного телефона, достаточно термовоздушной паяльной станции типа Accta 301. Термовоздушную станцию удобно использовать совместно с преднагревателем плат, например, AOYUE Int 853A+.
Если же предстоит восстановление материнской платы ноутбука, с большой площадью текстолита и большими BGA-чипами, то, в таком случае, не обойтись без ремонтного комплекса с нижним и верхним нагревателем типа Jovy Systems RE-8500. Более подробно о выборе паяльной станции можно прочитать в соответствующей статье.
Набор трафаретов и трафаретный столик для реболлинга
Нанесение BGA-шариков на контактные поверхности без использования трафарета — сложная ювелирная работа, которая может занять несколько часов. Для упрощения и ускорения данного процесса были созданы трафареты-матрицы. Трафарет представляет собой металлическую пластину с отверстиями. Размер отверстий соответствует диаметру шариков наносимых на контактные поверхности (параметр «диаметр»). Расстояние между отверстиями трафарета соответствует расстоянию между контактными поверхностями микросхемы (параметр «шаг»).
Трафареты бывают универсальные и специализированные.
Универсальный трафарет — это квадратная матрица с отверстиями одинакового диаметра. Его можно использовать для реболлинга любого чипа с такими же, как у трафарета, значениями шага и диаметра.
Специализированный трафарет — кроме соответствия по «шагу» и «диаметру» также полностью отвечает рисунку нанесенных шариков на микросхему. Пользоваться специализированными трафаретами намного удобнее. Но, как правило, их покупают в случае частого реболлинга соответствующего чипа. Поэтому универсальные трафареты получили большее распространение и входят фактически в любой набор для реболлинга.
По способу изготовления трафареты делятся на лазерные (лазерная резка) и химически протравленные. Отверстия в лазерных выполнены более точно, но и стоимость их, соответственно, выше.
Самый главный параметр при выборе трафарета — это его стойкость к деформации при нагреве. В отличие от термостойких трафаретов, которые кроме шариков при реболлинге также позволяют использовать и BGA-пасту, большинство трафаретов для компьютерных чипов не термостойкие. Их можно использовать только для нанесения шариков, а непосредственно во время прогрева их нужно снимать с чипа.
Примером не термостойких трафаретов может служить популярный набор ACHI LP-56.
А этот набор относится к термостойким.
BGA-шарики или BGA-паста для реболлинга
Как уже было отмечено выше, в качестве припоя для реболлинга можно использовать BGA-шарики или BGA-пасту. При этом алгоритм восстановления выводов существенно отличается.
Технологически использование BGA-пасты существенно упрощает процесс, но от этого страдает качество. Контактные поверхности при таком реболлинге неоднородные и могут существенно отличатся по размеру. Поэтому данный метод наиболее актуален для ремонта мобильных телефонов, где размер чипов небольшой.
В случае реболлинга материнской платы, как правило, используют BGA-шарики.
Как BGA-шарики, так и BGA-паста могут быть свинцовыми и бессвинцовыми. Использование бессвинцовых расходных материалов оправдано только в условиях авторизованного сервисного центра.
Флюс для BGA-реболлинга
Одним из ключевых факторов для проведения успешного реболлинга является правильно подобранный флюс. Именно от его свойств зависит то, как шарики «приклеятся» к чипу до прогрева, будет ли он вскипать и пениться во время прогрева, и нужно ли будет его смывать после монтажа чипа на плату.
Поэтому флюс для BGA — это самый качественный и дорогой тип флюса. Использование других флюсов — крайне нежелательно и может привести к негативным результатам при восстановлении.
Клейкая фольга и термоскотч для реболлинга
Клейкая фольга — отличный изолятор от нежелательного нагрева. С ее помощью можно предотвратить выпаивание компонентов, которые находятся возле демонтируемого чипа.
У термоскотча немного другие цели: его можно использовать для фиксации термопары в зоне пайки, а также наносить на поверхность кристалла микросхемы при пайке инфракрасной паяльной станции для лучшей теплопередачи. Также термоскотч часто используют для совмещения BGA-трафарета и BGA-чипа при реболлинге без трафаретного стола.
Так выглядит основной набор оборудования и расходных материалов необходимых при реболлинге. Этот список может меняться в зависимости от личных предпочтений инженера, но для гарантировано успешного восстановления рекомендуем прислушаться к нашим советам.
Юрий Стахняк,
Технический специалист магазина инструментов Masteram
BGA-пайка. Замена чипсета на материнской плате.
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.
Набор трафаретов и трафаретный столик
Нанесение BGA-шариков на контактные поверхности без использования трафарета — сложная ювелирная работа, которая может занять несколько часов. Для упрощения и ускорения данного процесса были созданы трафареты-матрицы. Трафарет представляет собой металлическую пластину с отверстиями. Размер отверстий соответствует диаметру шариков наносимых на контактные поверхности (параметр «диаметр»). Расстояние между отверстиями трафарета соответствует расстоянию между контактными поверхностями микросхемы (параметр «шаг»).
Трафареты бывают универсальные и специализированные.
Универсальный трафарет — это квадратная матрица с отверстиями одинакового диаметра. Его можно использовать для реболлинга любого чипа с такими же, как у трафарета, значениями шага и диаметра.
Специализированный трафарет — кроме соответствия по «шагу» и «диаметру» также полностью отвечает рисунку нанесенных шариков на микросхему. Пользоваться специализированными трафаретами намного удобнее. Но, как правило, их покупают в случае частого реболлинга соответствующего чипа. Поэтому универсальные трафареты получили большее распространение и входят фактически в любой набор для реболлинга.
По способу изготовления трафареты делятся на лазерные (лазерная резка) и химически протравленные. Отверстия в лазерных проделаны более тщательно, но и стоимость их, соответственно, выше.
Самый главный параметр при выборе трафарета — это его стойкость к деформации при нагреве. В отличие от термостойких трафаретов, которые кроме шариков при реболлинге также позволяют использовать и BGA-пасту, большинство матриц для компьютерных чипов не термостойкие. Их можно использовать только для нанесения шариков, а непосредственно во время прогрева их нужно снимать с чипа.
Примером не термостойких трафаретов может служить популярный набор ACHI LP-37.
А этот набор относится к термостойким.
| ACHI LP-37 | BGA-трафареты ACHI (150 шт.) |
Что нужно для работы?
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).
Перепайка микросхем в Москве
Надлежащего качества пропайки можно достичь только путем автоматического процесса пайки с использованием специализированного оборудования с программным обеспечением. К сожалению, большинство мастерских по ремонту ноутбуков не имеет современных паяльных станций и пытаясь восстановить материнскую плату с помощью прогрева чипов, вызывают только еще большие повреждения, исправить которые порой уже невозможно и остается только заменить материнскую плату. Цены на bga ремонт в Москве вы найдете ниже.
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.
TehnoStation
Для хорошей пайки BGA чипов необходим качественный флюс – от него зависит качество или возможность пайки вообще.
При первом знакомстве с пайкой чипов или реболлингом, большинство не спешит покупать настоящие оригинальные флюсы популярных производителей, и считают достаточным для начала попробовать китайский аналог. Скажу однозначно: пайка китайским дешевым флюсом и оригинальным – две абсолютно разные вещи. Убедился я в этом, при первой попытке накатки шаров через трафарет к чипу от видеокарты. Использовал я самый популярный китайский флюс RMA-223. Его цена в магазине алиэкспресс самая привлекательная. У меня ничего не выходило: по несколько шаров постоянно не хотели ложиться на контактные площадки, так приходилось по несколько раз повторять процедуру. Причем если с первой попытки плавления шаров они не пристали к площадка, то потом хоть сколько грей – бесполезно.
Это привело меня к поиску быстрого решения. Для начала я попробовал повторить процедуру со спиртоканифолью. Ничего не вышло, так как канифоль подгорала, а шарики просто не успевали расплавиться. Но я заметил, что те, которые расплавлялись, моментально ложились на площадки.
Главная особенность флюсов для BGA пайки – это способность длительное время сохранять свои свойства при высоких температурах и отсутствие вскипания. Что касается китайского флюса, то он не темнеет и не выгорает на высоких температурах, но свойства флюса у него оставляют желать лучшего.
Поэтому пришла в голову идея доработать китайский флюс RMA-223 путем добавления в него канифоли (в моем случае спиртоканифоли), но для этого необходимо избавиться от спирта, который приведет к вскипанию флюса на высоких температурах. Данный рецепт очень помог мне, использую его по сей день и не только для пайки BGA. Так как он имеет густую структуру, флюс удобно наносить при пайке SMD элементов и других деталей. Его не обязательно смывать после пайки.
Итак, понадобится:
1. Флюс китайский RMA-223
2. Спиртоканифоль ЛТИ-120 (можно заменить другой спиртоканифолью)
3. Емкость металлическая для нагревания (я взял алюминиевую колбу из под фотопленки)
4. Лопатка для перемешивания (в моем случае — карандаш)
Процедура:
1. Выдавливаем в емкость флюс RMA-223.
2. Разогреваем флюс, пока не станет жидким.
3. Добавляем спиртоканифоль ЛТИ-120, в пропорции примерно 1:3 (то есть ЛТИ-120 – 25%, RMA-223 – 75%).
Разогреваем полученную жижу, перемешивая лопаткой до слабого вскипания. Для разогревания, использовал термофен.
4. Продолжаем греть пока вскипание не прекратиться или станет очень слабым. Это будет свидетельствовать, о том, что спирт выпарился из жижи.
5. Пока полученный флюс горячий и жидкий, набираем его в шприцы.
Все! Флюс готов, после остывания, он станет таким же густым, как изначально и приобретет свойства хорошего флюса. В сравнение с оригинальными флюсами, лично я разницы не заметил. Он так же обеспечивает качественную пайку и легко смывается, не оставляя пятен и пригаров.
Надеюсь Вам пригодится данный рецепт.
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.
Демонтаж корпусов
Перед началом демонтажа старой микросхемы следует нанести небольшие штришки по краям её корпуса каким-либо острым предметом (скальпелем, например). Указанная процедура позволяет зафиксировать местоположение электронного компонента, что существенно облегчит его последующий монтаж.
Для удаления неисправного элемента удобнее всего воспользоваться термическим феном, которым можно будет прогревать все ножки одновременно (без угрозы повреждения уже сгоревшего чипа).
В режиме демонтажа BGA температура прогрева зоны пайки не должна превышать 320-350 градусов.
Вместе с тем скорость воздушной струи выбирается минимальной, что исключит расплав находящихся поблизости контактов мелких деталей. В процессе разогрева ножек фен следует располагать строго перпендикулярно к поверхности обработки. В случае, когда полной уверенности в неисправности удаляемой детали нет – для сохранения её в рабочем состоянии поток струи следует направлять не в центральную зону, а на периферию корпусной части.
Такая предусмотрительность позволяет уберечь кристалл микросхемы от перегрева, к которому особо чувствительны чипы памяти любой компьютерной техники.
После примерно минутного разогрева необходимо осторожно поддеть BGA микросхему за один из её краёв пинцетом, а затем слегка приподнять над монтажной платой. При этом желательно ограничивать прикладываемое усилие, чётко отслеживая момент отпаивания каждой из контактных площадок.
Нарушение этого требования может привести к повреждению посадочных «пятачков» микросхемы, которые являются частью проводящих дорожек монтажной платы.
При резком разовом усилии не до конца отпаянная ножка обязательно потянет за собой эту площадку, а вместе с ней – и всю дорожку. В результате такой неосторожности можно окончательно повредить восстанавливаемую материнскую плату.
Плата и микросхема после отпайки
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.
Что такое микросхемы BGA
В зависимости от назначения и устройства микросхемы бывают разного размера, что в свою очередь влияет на диаметр и шаг шариков.
Например, мост от материнской платы компьютера и процессор от смартфона отличаются колоссально (еще меньше разве что шарики от процессора к подложке).
Так же BGA микросхемы часто покрывают компаундом в целях охлаждения, защиты от влаги и механического воздействия, однако при этом получается намного сложнее сделать замену такой микросхемы.
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 паяльной пасты. 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.
BGA пайка процессора на примере планшета
Планшет загружался через раз. При давлении на процессор проходит экран загрузки, но процент зарядки 0%. Смена аккумулятора и попытки прошить аппарат ни к чему не привели. Так же режим инженера не доступен.
Возле процессора есть много рассыпухи, лучше закрыть ее плотным алюминиевым скотчем, чтобы случайно не сдуть.
Выпайка процессора
Обязательно нужно сфотографировать место пайки, чтобы не было проблем определить в какой стороне находится ключ. Сначала место пайки прогревается 100 — 150 °C на максимальном потоке воздуха. Где-то после минуты постепенно увеличиваем температуру. 200 °C, 250 °C и потолок 310 °C — 320 °C. При температурах от 250 пытаемся аккуратно пинцетом покачивать процессор. Если он стоит на мертво, то ждем еще (или увеличиваем температуру, но не больше 320 °C). Когда процессор от одного прикосновения пинцета пошатывается, то время снимать его. В данном случае все защищено фольгой, то риск задеть рассыпуху минимален, поэтому пинцетом можно откинуть его на плату.
Убираем припой
Лучше не использовать оплетку, дабы избежать повреждения маски. При помощи паяльника и немного припоя на жале (для разбавки припоя с тем, что на плате) легкими и не резкими движениями проходим по площадкам. Естественно перед этим наносим флюс на плату. Та же процедура и с самим процессором. Важно не перегреть его и не сорвать пятак.
Кстати, после выпайки обнаружилось, что на нескольких контактах был отвал процессора от платы. Так как слой меди был на процессоре целый, то удалось заново залудить оторванные контакты с шарами.
Реболлинг процессора
Реболлинг — это перепайка микросхемы. Это не замена старой на новую, по сути обновляются шарики на микросхеме для лучшего контакта с платой.
При помощи паяльной пасты и трафарета наносим новые шарики на процессор.
Температура пайки значительно ниже. 180 °C — 200 °C. Закрепляем процессор на трафарет при помощи все того же алюминиевого скотча.
После трафарета чистим процессор и наносим немного флюса. Затем снова греем его, чтобы шары точнее встали на свои места и лучше расплавились. Чистить после этой процедуры.
Затем, перед установкой, на плату ровным слоем наносим флюс. При помощи лопаток или зубочисток распределяем его равномерно, чтобы все контакты хорошо пропаялись и процессор не поплыл.
Ставим процессор по ключу и позиционируем его края. Так как вокруг много скотча это не составит особого труда. После этого также сначала греем плату на 100 — 150 °C, затем увеличиваем до 200 °C — 230 °C и аккуратно пытаемся пинцетом прикоснуться дабы убедиться, расплавился припой или нет. Если сделать это резко, то придется повторять все заново т.к. шары слипнуться.
После пайки убираем скотч и лучше всего не чистить плату вообще. Под BGA микросхемами очень мало воздуха, и поэтому, когда чистящее средство доберется туда, то полностью его удалить оттуда очень сложно. Конечно, можно попытаться на 100 °C «выпарить» флюс, но если у вас хороший и безотмывочный флюс, то не стоит беспокоиться.
Планшет начал включаться уже и без давления на процессор, однако после загрузки он выключался на 0%. Только теперь уже можно войти в режим инженера и попытаться сбросить планшет. После сброса аппарат включился нормально и показывает процесс зарядки, остаток и перестал отключаться.
Теперь нужно тщательно проверить все его функции. Камера, звук, микрофон, Wi-Fi, тачскрин.
Крепёж
Ранее было рекомендовано сделать штрихи. Если же этот совет не был учтён, то позиционирование следует выполнять следующим образом:
Позиционирование и припаивание
При установке микросхемы на своё «рабочее» место в первую очередь необходимо следить за состоянием наложенной маски (трафарета). В случае её повреждения припой легко растекается и попадает на соседние площадки. Ещё одним условием получения отличного результата является применение качественного флюса для пайки BGA, для которого рекомендуется использовать так называемый безотмывочный состав.
Правильное позиционирование монтируемой без маски микросхемы с большим количеством ножек (процессора, например) предполагает следующий порядок установочных операций.
Сначала микросхему переворачивают выводами вверх, а затем аккуратно прикладывают к посадочной зоне таким образом, чтобы её края совпадали с местом расположения паяльных шаров. Затем на этой области посредством иголки обозначают границы корпуса монтируемого чипа.
Сразу вслед за этим можно будет вернуть чип в нормальное положение и зафиксировать на расплавленных паяльником или феном шариках сначала одну из его сторон, затем – смежную грань, расположенную под углом 90 градусов. По завершении их фиксации необходимо убедиться в том, что ножки с двух оставшихся сторон располагаются точно над предназначенными для их запайки установочными шариками. В том случае, если все предыдущие операции выполнены строго по инструкции – каких-либо проблем с установкой корпуса BGA на своё место, как правило, не возникает.
Качественной пайке помогут: во-первых, действующие на этом уровне силы поверхностного натяжения жидкого припоя, а во-вторых – использование специальной паяльной пасты для BGA. Пасту используют вместо припоя, равномерно распределяя по области пайки (трафарету). В домашних условиях ее удобно наносить пластиковой картой.
Процедуру пайки BGA корпусов следует отнести к разряду профессиональных работ, требующих специального обучения. В связи с этим перед тем, как проверить на практике приобретённые ранее навыки специалисты советуют потренироваться на старых платах.
Флюс для BGA
Одним из ключевых факторов для проведения успешного реболлинга является правильно подобранный флюс. Именно от его свойств зависит то, как шарики «приклеятся» к чипу до прогрева, будет ли он вскипать и пениться во время прогрева, и нужно ли будет его смывать после монтажа чипа на плату.
Поэтому флюс для BGA — это самый качественный и дорогой тип флюса. Использование других флюсов — крайне нежелательно и может привести к негативным результатам при восстановлении.
