Пайка bga в домашних условиях - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Пайка bga в домашних условиях

Пайка bga в домашних условиях

Электронная техника миниатюризируется, поэтому микросхемы в корпусах типа BGA получают все большее распространение в радиоэлектронной аппаратуре, в том числе в компьютерах и мобильных устройствах. Статья дает ответ на вопрос «Как паять корпуса BGA?» в форме подробной инструкции с практическими рекомендациями по пайке в домашних условиях.

Для начала разберемся, что такое корпус BGA. Аббревиатура BGA расшифровывается как «Ball grid array», то есть «массив шариков». Выражаясь научным языком, BGA — это тип корпуса поверхностно-монтируемых интегральных микросхем. BGA произошёл от PGA («Pin grid array»). BGA-выводы — шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы.

Микросхему располагают на печатной плате согласно маркировке первого контакта на микросхеме и на плате. Затем микросхему нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника, так что шарики начинают плавиться. Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на плате, и не позволяет шарикам деформироваться.

Достоинство корпуса BGA — компактность и экономия места на печатной плате. Выводы размещаются на нижней поверхности элемента в виде плоских контактов с нанесенным припоем в виде полусферы. В корпусах такого типа выполняют полупроводниковые микросхемы: процессоры, ПЛИС и память. Пайка элемента в корпусе BGA осуществляется путем нагрева непосредственно корпуса элемента, с подогревом печатной платы при помощи горячего воздуха или инфракрасного излучения.

Перейдем непосредственно к пайке BGA в домашних условиях.

Приступим к процессу пайки.

1) Микросхема перед началом пайки выглядит так:

2) Чтобы облегчить процесс постановки микросхемы на плату, сделаем риски на плате по краю корпуса микросхемы, если на плате нет шелкографии, которая показывает ее положение.

Выставим температуру 320–350°C на термофене. Для точного выбора ориентируйтесь на размер корпуса микросхемы. Чтобы не повредить мелкие детали, припаянные рядом, выставим минимальную скорость (напор) воздуха.

В течение минутного прогрева держим фен перпендикулярно к плате. Чтобы не повредить кристалл, направляем воздух не в центр, а по краям, по периметру. Через минуту поддеваем микросхему за край и поднимаем над печатной платой. Если микросхема «не поддается», значит припой расплавился не полностью; продолжайте нагрев. Не прилагайте усилия для поднятия микросхемы: есть риск повредить рисунок печатной платы.

3) После процесса «отпайки» печатная плата и микросхема выглядят следующим образом:

4) В качестве эксперимента на полученные плату и микросхему нанесем флюс.

Как выбрать флюс для пайки BGA, читайте в данной статье.

После прогрева припой соберется в неровные шарики. Нанесем спиртоканифоль (при пайке на плату пользоваться спиртоканифолью нельзя из-за низкого удельного сопротивления), греем и получаем:

Вот так выглядят плата и микросхема после отмывки:

Припаять эту микросхему на старое место просто так не получится, а значит нужна замена.

5) С помощью оплетки для удаления припоя 3S-Wick очистим платы и микросхемы от старого припоя. При очистке будьте аккуратны: не повредите паяльную маску, иначе потом припой будет растекаться по дорожкам. Полученный результат:

6) Приступим к «накатке» новых шаров. Теоретически, можно использовать готовые шары. Но вполне вероятно, что Вам потребуется разложить не одну и даже не две сотни таких шаров, потратив на это кучу времени и нервов. Трафареты для нанесения паяльной пасты способны решить эту проблему.

Рекомендуем паяльную пасту KOKI S3X58-M650-7 для BGA*. Мы сравнили нашу паяльную пасту и дешевый аналог, предлагаемый другой фирмой, которую не будем называть из соображений корпоративной этики. На фото виден результат нагрева небольшого количества пасты. Паста KOKI сразу же превращается в блестящий гладкий шарик, а дешевая распадется на множество мелких шариков.

*При накатке шаров паяльной пасты обратите внимание на корпус микросхемы: если на нем не стоит маркировка «Pb free», используйте свинецсодержащую пасту SS48-A230. Это связано с более низкой температурой плавления свинецсодержащей пасты. Фен ставим на 250–270°C.

Итак, закрепляем микросхему в трафарете для нанесения паяльной пасты с помощью крепежной изоленты:

Затем шпателем или просто пальцем наносим паяльную пасту.

После нанесения придерживаем трафарет пинцетом и расплавляем пасту. Температуру на фене выставляем не больше 300°C. Фен держим перпендикулярно плате. Трафарет придерживаем пинцетом до полного застывания припоя, потому что при нагреве трафарет изгибается.

После остывания флюса снимаем крепежную изоленту и феном с температурой 150°С аккуратно нагреваем трафарет до плавления флюса. После этого аккуратно отделяем микросхему от трафарета. В результате получаем ровные шары. Микросхема готова к постановке на плату:

7) Приступаем к пайке микросхемы на плату.

В начале статьи мы советовали сделать риски на плате. Если Вы все же проигнорировали этот совет, то позиционирование делаем следующим образом: переворачиваем микросхему выводами вверх, прикладываем краем к пятакам, чтобы они совпадали с шарами, засекаем, где должны быть края микросхемы (можно слегка царапнуть иглой). Сначала одну сторону, потом перпендикулярную. Достаточно двух рисок. Затем ставим микросхему по рискам на плату и стараемся на ощупь шарами поймать пятаки по максимальной высоте. Шары должны встать на остатки прежних шаров на плате.

Можно произвести установку, просто заглядывая под корпус, либо по шелкографии на плате.

Вновь прогреваем микросхему до расплавления припоя. Микросхема сама точно встанет на место под действием сил поверхностного натяжения расплавленного припоя. Важно: флюса наносим небольшое количество! Температуру фена вновь выставляем 320–350°С, в зависимости от размера корпуса микросхемы. Для свинецсодержащих микросхем ставим 250–270°C.

Как проходит пайка корпусов BGA типа

Отличительной особенностью электронных технологий является всё большее уплотнение монтажа радиокомпонентов и микросхем, что стало причиной появления корпусов типа BGA. При их пайке обрабатывается сразу несколько контактных ножек и площадок, располагаемых под днищем цифрового контроллера или небольшого по размерам чипа.

Подобная микроминиатюризация зачастую оборачивается известными неудобствами, вызванными сложностью ремонта (пайки) элементов, размещённых в корпусе BGA. При обращении с ними действовать следует очень аккуратно, соблюдая определённые предосторожности и рекомендации. Таким образом, BGA пайка предполагает хорошо продуманную методику обработки контактов микросхем известного класса.

Что нужно для организации пайки

Необходимость в этой процедуре возникает в случаях, когда требуется заменить сгоревшую микросхему, предварительно выпаяв её с посадочного места. Ещё один вариант необходимости в таких операциях – самостоятельное изготовление печатных плат, содержащих корпуса BGA типа.

Для работы по методу BGA потребуется следующий инструмент и материал:

  • паяльная станция, оснащённая термофеном;
  • удобный в обращении пинцет;
  • специальная паяльная паста и фирменный флюс;
  • трафарет для нанесения паяльной пасты с учётом дальнейшего позиционирования корпуса;
  • липкая лента или экранная оплётка для удаления припоя.

В отдельных случаях для этих целей может использоваться специальный отсос, позволяющий удалить старый припой.

Для качественной пайки BGA-корпусов очень важна предварительная подготовка посадочного места (его ещё называют «рабочей областью»). Достичь требуемого результата поможет знакомство с основными технологическими особенностями этого процесса.

Особенности работы

Для того чтобы БГА пайка получилась высококачественной – нужно побеспокоиться о приобретении хорошего трафарета или маски, при выборе которых рекомендуется соблюдать следующие условия:

  • наличие в маске специальных термических зазоров (термопрофиля);
  • небольшие размеры трафарета и удобная для наложения структура;
  • желательно, чтобы при изготовлении трафарета применялись лазерные технологии.

Особенностью изделий китайского производства является неудобство работы с многослойными чипами, при наложении на которые и последующем нагреве маска начинает прогибаться. При значительных размерах самого трафарета он при этом начинает отбирать тепло на себя, что также может повлиять на эффективность BGA пайки. Для устранения этого эффекта придётся увеличить время прогрева контактов, однако вместе с тем возрастает риск термического повреждения изделия. Всё сказанное относится лишь к трафаретам, полученным методом химического травления.

Вот почему при выборе маски следует исходить из возможности приобретения образца с термическими швами, подготовленными по технологии лазерной резки. Изделия этого класса гарантируют получение высокой точности ориентации контактных площадок (с отклонением не более 5-ти микрометров).

При рассмотрении особенностей пайки корпусов чипов нельзя не коснуться такого важного для данного процесса понятия, как реболлинг. В профессиональной практике под ним подразумевается процедура восстановления контактных площадок электронных BGA-компонентов посредством микроскопических паяльных шариков.

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 и обработка флюсом

Для соблюдения технологии пайки корпусов BGA в домашних условиях необходимо ознакомиться с особенностями подготовки посадочного места к работе. При этом следует исходить из того, что в зоне пайки не должно оставаться даже микроскопических остатков удалённого припоя. Для выполнения этого требования удобнее всего воспользоваться качественным BGA флюсом, изготовленным на основе спирта и небольшого количества канифоли.

Читайте также:  Зачем нужна кислота при пайке

Но прежде необходимо избавиться от крупных частиц припоя, нередко остающихся в посадочных отверстиях или между контактными площадками (дорожками). Для этого удобнее всего воспользоваться медной экранной оплёткой, накладываемой на очищаемую зону и прогреваемую не очень мощным паяльником.

Для окончательной очистки от всего постороннего «мусора» подойдёт разведённая на спирту жидкая канифоль, которая сначала наносится на зону пайки, а затем прогревается обычным паяльником. По завершении сборки остатков припоя площадка для микросхемы тщательно промывается тем же спиртом или любым подходящим для этих целей натуральным растворителем.

Плата и микросхема после отмывки

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.

Как паять (менять) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA?

Главная страница » Как паять (менять) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA?

Практически вся современная электроника, включая планшеты, ноутбуки, смартфоны и т.п., содержат на материнских платах микросхемы поверхностного монтажа. Конструкция таких микросхем отличается тем, что вместо классических — проволочных выводов, содержит шариковый массив. То есть некое количество металлических контактных точек, представляющих по факту кусочки припоя в виде небольших шариков. Такие шарики, соответственно, невозможно вставить в традиционные отверстия на плате, но можно паять чипы BGA к монтажным площадкам. Это и есть поверхностный монтаж. Рассмотрим, как паять микросхемы BGA, а также необходимое оборудование для работы.

Замена чипов поверхностного монтажа

Казалось бы, технология интегральных микросхем поверхностного монтажа требует уникального механического подхода. Глядя на такой чип, установленный на материнской плате ноутбука или иной техники, трудно представить, как можно, к примеру, заменить микросхему в домашних условиях, если та вышла из строя. Тем не менее, как показывает практика, домашний ремонт с заменой BGA (Ball Grid Array) вполне возможен.

Как паять микросхему, конструктивно сделанную по технологии BGA, — чип, который попросту накладывается на поверхность печатной платы? Оказывается, совсем несложно

Конечно же, необходимо иметь некоторые навыки ремонта электронной аппаратуры и навыки пайки микросхем, в частности. Также потребуется определённая инструментальная и материальная база:

  • электрический паяльный фен,
  • вспомогательный инфракрасный подогреватель,
  • миниатюрный вакуумный насос с присоской,
  • специальный флюс,
  • паяльник электрический,
  • другой вспомогательный инструмент.

Помимо всей обозначенной материальной базы, важным компонентом в деле пайки микросхем поверхностного монтажа типа BGA выступает специальный флюс – пастообразное вещество.

Что такое флюс под пайку микросхем типа BGA?

По сути, паяльный флюс для микросхем поверхностного монтажа представляет собой химическое (кислотное) соединение, благодаря которому достигается качественная «зачистка» мест пайки. Существуют два вида пастообразных (геле-образных) флюсов:

  1. Флюсы, требующие последующей отмывки.
  2. Флюсы, не требующие отмывки.

Между тем, в любом варианте следует всё-таки прибегать к функциям очистки платы от остатков флюса после завершения всех работ, тем самым предотвращая возможные разрушения структуры текстолита в будущем. Следует отметить: практически все флюсы, предназначенные для пайки микросхем поверхностного монтажа (BGA), отмываются достаточно легко.

Примерно такой консистенцией выглядит флюс – вещество, используемое при пайке чипов поверхностного монтажа. Обычно расфасовывается в пластиковые шприцы для удобства применения

Коммерческим рынком предлагается обширный выбор материалов подобного рода для работы с микросхемами поверхностного монтажа. В частности, представлен богатый ассортимент на широко известном китайском портале Aliexpress. Причём цены китайских товаров существенно ниже фирменных европейских, а качество вполне соответствует.

При желании допустимо самостоятельно изготовить флюс, используя определённый набор веществ:

  • глицерин (смесь глицерина и аспирина),
  • уксусная кислота (нашатырь),
  • спиртовой раствор канифоли,
  • воск.

Однако предпочтительнее применять всё-таки готовый коммерческий продукт.

Инфракрасный нагреватель материнской платы

Дополнительные нагреватели, например, инфракрасный настольный прибор с автоматической установкой температуры, используется под прогрев материнской платы с нижней стороны относительно установки микросхемы BGA.

Таким способом достигается равномерный прогрев в процессе пайки (замены) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA, исключается деформация структуры текстолита материнской платы.

Китайский портал Aliexpress насыщен вот такими вот керамическими панелями инфракрасного излучения, которые предлагается применять под инструмент нижнего нагрева электронных плат

Однако цифровые инфракрасные нагреватели достаточно дороги (от 5000 руб.), поэтому для домашних условий (индивидуальный не масштабный ремонт) логичнее применять простые керамические инфракрасные плиты под пайку BGA микросхем.

Совместно с нижним подогревом используется инструмент верхнего подогрева. В частности, традиционным инструментом здесь выступает паяльный фен – электрический паяльник современного образца, «заточенный» под пайку (отпайку) миниатюрных элементов электронных плат.

Электрический паяльный фен для микросхем поверхностного монтажа

Этот вид паяльного инструмента отличается от традиционного паяльника с металлическим жалом тем, что в данном случае рабочее жало не используется. Вместо рабочего жала нужный температурный фон в местах пайки обеспечивает поток нагретого воздуха. Соответственно, конструкцию паяльного фена следует рассматривать своего рода воздушным насосом, оснащённым системой подогрева и контроля.

Один из многочисленных конструктивных вариантов паяльной станции, поддерживающей использование обычного паяльника с жалом и работу паяльного фена

Существуют паяльные фены разнообразных конструкций и рабочих мощностей. Конструкции заводского изготовления обычно имеют функции управления силой воздушного потока, температурой исходящего воздуха, позволяют визуально отслеживать параметры. Вместе с тем, допустимо из обычного электропаяльника сделать вполне сносный паяльный фен, выполнив некоторую модернизацию конструкции.

Вакуумный насос с присоской для BGA чипов

Этот достаточно оригинальный инструмент является желательным к применению, когда дело касается пайки (отпайки) микросхем поверхностного монтажа типа BGA. Собственно, для работы с другими электронными компонентами современной техники вакуумная присоска также может потребоваться довольно часто.

Обычно таким функционалом уже оснащаются паяльные станции промышленного (коммерческого) производства. Инструмент хорош тем, что позволяет аккуратно демонтировать прогретую до степени демонтажа микросхему BGA, не затрагивая рядом расположенных компонентов. Однако, перейдём ближе к делу – как отпаять и поменять неисправный чип BGA на материнской плате.

Замена чипа BGA своими руками в домашних условиях

Итак, в распоряжении домашнего мастера имеется материнская плата ноутбука, где в процессе диагностики обнаружена неисправная микросхема BGA поверхностного монтажа, в частности, чип одного из мостов компьютерной платы. Требуется демонтировать BGA микросхему поверхностного монтажа, а вместо демонтированного чипа необходимо установить другой – исправный компонент.

Процесс замены неисправного чипа поверхностного монтажа на материнской плате ноутбука. Потребуется информация по извлечению платы из корпуса аппарата

Предварительно материнская плата вынимается из корпуса ноутбука, для чего следует обратиться к сервисной инструкции конкретного производителя планшетных компьютеров. В каждом отдельном случае процедура демонтажа материнской платы может кардинально отличаться.

Подготовка материнской платы к ремонту

Извлечённая печатная плата ноутбука устанавливается над инфракрасным кварцевым подогревателем с таким расчётом, чтобы максимальный поток тепла приходился на область месторасположения отпаиваемого чипа.

Следующий шаг – обработка микросхемы поверхностного монтажа специальным флюсом. Демонтируемый чип, как правило, прямоугольной (квадратной) формы, обрабатывается способом равномерного нанесения по периметру небольшого количества геле-образного флюса.

Обработка демонтируемого чипа BGA специальным флюсом – обмазка геле-образным веществом четырёх сторон корпуса микросхемы, используя пластиковый шприц

Далее согласно технологической процедуре:

  • включить инфракрасный нижний подогреватель,
  • дождаться расплавления нанесённого флюса,
  • при температуре 250-300ºC удалить угловые пластиковые фиксаторы чипа,
  • после достижения температуры 300-325ºC задействовать паяльный фен.

Верхний прогрев микросхемы паяльным феном

Паяльным феном прогрев чипа поверхностного монтажа типа BGA выполняется по верхней стороне микросхемы. Если используется паяльная станция с регулятором температуры, параметры обычно выставляются на диапазон 350-400ºC. Равномерно направляя воздушный поток фена на область микросхемы, дожидаются полного расплава олова.

Момент полного расплава можно определить периодической проверкой состояния чипа. Как только чип начинает «покачиваться» на месте крепежа, пришло время применить инструмент вакуумной присоски.

Инструментом-присоской цепляются по центру корпуса микросхемы и попросту снимают чип с места установки. При полном расплаве олова эта операция не вызывает никаких трудностей.

Подготовка посадочной области микросхемы на плате

После удаления неисправной микросхемы поверхностного монтажа (BGA) следует подготовить место установки. Подготовка заключается в проведении «зачистки» контактных площадок под оловянные «шары» новой микросхемы. Для этой процедуры достаточно применить обычный паяльник с жалом – хорошо заточенным, имеющим ровные рабочие грани.

Читайте также:  Секреты пайки полипропиленовых труб

Процедура зачистки посадочного места микросхемы поверхностного монтажа (BGA) с помощью обычного паяльника. Процесс занимает по времени не более одной-двух минут

Предварительно место «зачистки» обрабатывают небольшим количеством флюса под пайку BGA и далее аккуратно счищают жалом паяльника остатки олова.

Радиолюбители применяют разные способы для очистки, в том числе, вариант, когда используется кабельная оплётка. Но практика состоявшегося радиолюбителя показывает, вполне достаточно одного паяльника, терпения и аккуратности.

Установка и пайка нового исправного компонента

На следующем этапе подготовленный для замены чип BGA следует поместить на место демонтированной микросхемы. При этом необходимо соответствовать маркерам (линиям) на электронной плате, включая маркер «ключа», который указывает правильную позицию чипа согласно рабочим контактам.

Далее включается инфракрасный кварцевый подогреватель нижнего нагрева, плата прогревается до момента расплава флюса. Включают паяльный фен и выполняют прогрев верхней области микросхемы поверхностного монтажа до температуры 350-400ºC.

Вот, собственно и всё. Новая микросхема типа BGA установлена взамен неисправной. Материнская плата ноутбука готова к работе. Более подробно на видео ниже.

Видео мастер-класс отпайки (пайки) микросхемы BGA

Демонстрация видеороликом процесса демонтажа неисправного чипа с последующей установкой на замену исправной микросхемы BGA. Ремонт материнской платы ноутбука в домашних условиях со всеми подробностями:

Заключительный штрих по пайке чипов BGA

Как показывает текст выше, процедура замены (перепайки) микросхем поверхностного монтажа на различных электронных платах – задача вполне решаемая. Причём сделать эту работу можно в домашних условиях при условии наличия соответствующего инструмента. Владение навыками замены микросхем BGA открывает широкие просторы для организации собственного бизнеса по ремонту бытовой электронной техники.

Пайка BGA микросхем в ноутбуках

Даже сегодня, когда диагностическое и ремонтное оборудование достигло высот, в которые простому человеку и поверить сложно, ремонт портативных компьютеров и, в особенности, пайка чипов BGA (Ball Grid Array) является довольно трудоемким процессом.

Платы ноутбуков, в отличие от плат стационарных компьютеров достаточно невелики в размерах и характеризуются чрезвычайно высокой плотностью монтажа. Разрабатываемые для подобных плат электронные элементы довольно миниатюрны – и все для того, чтобы очередная модель ноутбука была максимально компактной. Это, безусловно, хорошо – и прогресс техники налицо, но вот ремонт такой техники зачастую можно смело назвать тонкой ювелирной работой.

Предлагая такую профессиональную услугу, как пайка BGA микросхем в Одессе, мы целиком и полностью осознаем, что высокоточного, передового оборудования мало. Нужен опыт и золотые руки, поскольку если мастер хоть иногда сомневается, как правильно паять BGA, лучше ему вообще не браться за ремонт BGA чипов. Также, крайне важен ответственный подход к решению проблем клиента и, конечно же, ангельское терпение.

В каких случаях необходим ремонт BGA микросхем

Сам ремонт BGA компонентов заключается в демонтаже чипов и полном восстановлении так называемых шариковых контактов (или реболлинг, реболл пайка) на нижней поверхности чипа. Это обязательная процедура в таких случаях, когда микросхема будет использоваться повторно, так как в процессе демонтажа практически всегда происходит повреждение контактов.

Реболлинг и пайка BGA компонентов – достаточно распространенные операции в процессе ремонта, поскольку они дают возможность восстанавливать электронику без замены всей платы целиком. Для клиентов это очень выгодно, поскольку чаще всего, новая материнская плата составляет половину всей стоимости ноутбука.

Итак, мы выяснили, когда может понадобиться пайка электронных компонентов – в случае нарушения контактов микросхем и элементов платы.

Причиной этого может послужить:

  • перегрев ноута, часто – длительный, из-за скопившейся внутри пыли;
  • перегрев, возникающий в процессе использования техники в нештатном режиме, в жару;
  • частичное отхождение микросхем BGA. возникающее вследствие ударов по корпусу ноутбука, при его падениях;
  • плохой контакт может иметь место в ноутбуке с самого начала – это заводской брак и, поверьте, проявит он себя уже в первые несколько недель использования компьютера;
  • попадание на электронные элементы портативного компьютера жидкостей, которые в итоге вызывают их коррозию.

При наличии дефекта пайки перегрев микросхем усиливается и, поскольку происходит перепад температур, разрушение контакта проявляется интенсивнее, вследствие чего увеличивается площадь дефекта. Таким образом, проблема нарушения пайки контакта носит прогрессирующий характер и это, как понимаете, “само не пройдет”. Необходимо вмешательство специалистов, причем своевременное – поскольку проблема грозит не только контактам – а и самой микросхеме.

Как происходит процесс пайки BGA компонентов в “SMART-Service”

Для этих целей у нас есть все необходимое: качественные, профессиональные термо-воздушные паяльные станции, центры пайки BGA, паяльная паста или шариковый припой, флюсы, ручные мини-паяльники, оплетка, трафарет для нанесения припоя (пайка BGA микросхем без трафарета неудобна и занимает гораздо больше времени).

Знакомый рассказал вам, что пайка BGA микросхем в домашних условиях – плевое дело? По сути, можно обойтись и более простым набором инструментов и материалов – термофен, пинцет, микроскоп, вата, флюс и жидкость для его удаления, монтажное шило, фольга. Но браться за такое дело может только опытный специалист.

Вкратце, процесс пайки BGA выглядит так:

  • после того, как плата прогрета до необходимой температуры, при которой расплавляется припой, специалист аккуратно производит демонтаж неисправного элемента;
  • следующий этап – тщательная очистка платы от остатков припоя;
  • далее, производится предварительный реболлинг, затем происходит монтаж на контактные площадки нового чипа.

Методик пайки BGA микросхем много, и малейшее несоблюдение той или иной технологии может испортить не только чип, но и саму плату. В “SMART-Service” работают только квалифицированные специалисты, прекрасно осведомленные и в теории, и в практике. У нас не бывает никаких “может быть”, “нереально”, или, чего хуже, “не получилось”. Вы нам доверяете, мы – полностью оправдываем ваше доверие.

Пайка bga микросхем

Замена чипа на паяльной станции

Сервисный центр Антарес, СПб Большой Проспект Петроградской Стороны дом 100 офис 305 телефон (812) 922-98-73

Стоимость пайка bga микросхем ноутбука (мост или видеокарта или процессор) 4000 руб. без стоимости чипа

Случай, когда требуется заменить BGA элемент, является общим, рассмотрим их. Если хотите сделать данный ремонт вы можите обратится в наш сервисный центр.
Пайка микросхем требует применения специальных флюсов и смывок. В условиях мастерской пайка осуществляться на специальных полуавтоматических установках.

Северный мостЗамена чипсетаВидеочип

    Перечень работ за 4000 рублей – При замене bga микросхем

    • Обслуживание системы охлаждения
    • Сборка ноутбука
    • Тестирование / гарантия полгода
    • Диагностика / разборка ноутбука
    • Установка неисправности / подбор чипа
    • Замена bga микросхемы снятие и монтаж

    Компоненты в корпусах BGA (Ball Grid Array — матрица шариковых выводов) представляют собой самый сложный элемент в классической технике поверхностного монтажа и вызывают максимальное число вопросов у мастеров и пользователей. Большое количество дефектов, возникающих при пайке и проявляющихся при эксплуатации ноутбука, что дает хорошую предпосылку обратится в сервис умеющий работать с bga компонентами.

    Стоимость работ – Цены указаны с учетом запчастей для частных лиц

    Ремонт систем питания ноутбукастоимость / руб
    Замена северного моста ноутбука4000 / 6500
    Замена bga процессоровот 4000
    Замана чипа видеокарты в ноутбукеот 4000
    Ремонт bga Appleот 7000
    Замена южного моста материнской платыот 4000
    Замена bga микросхем ssd / сеть / контролеры2500

    При замене видеокарты или моста ноутбука оплавление паяльной пасты является основным методом формирования паяных соединений. При правильном применении пайка оплавлением обеспечивает высокий выход годной продукции, ее высокую надежность. В нашем сервисном центре гарантия на подобные виды работ составляет полгода. Среди всех условий данного процесса температурный профиль пайки — один из наиболее важных моментов, определяющий уровень дефектов при пайке.

    Факторы, влияющие на формирование температурного профиля пайки bga

    1. Компоненты
    2. Печатные платы (в данном случае, это материнская плата ноутбука)
    3. Паяльная паста / оборудование
    4. Опыт мастра

    Дефекты при пайке микросхем

    Плохое смачивание / расползание пасты / образование перемычек эффект / «надгробного камня» / «холодная пайка» / образование бусинок припоя / капиллярное затекание припоя / деформация паяных соединений / отсутствие контакта / растрескивание компонента, а также отслоение припоя или контактной площадки из-за внутренних напряжений / образование пустот.

    ДефектМеханизм образования дефектаТребуемые характеристики профиля
    Растрескивание компонентовСлишком высокое внутреннее напряжение из-за высокой скорости изменения температурыНевысокая скорость изменения температуры
    Эффект «надгробного камня»Неравномерное смачивание с разных концов чип-компонентаМедленное нарастание температуры вблизи точки плавления припоя для минимизации разброса температур около чип-компонента
    Сдвиг компонентаНеравномерное смачивание с разных концов чип-компонентаМедленное нарастание температуры вблизи точки плавления припоя для минимизации разброса температур около чип-компонента
    Капиллярное затекание припоя на вывод компонентаТемпература выводов больше, чем температура ППМедленное нарастание температуры, чтобы позволить плате и компонентам достичь одинаковой температуры перед оплавлением припоя; более интенсивный нагрев снизу
    Образование шариков припояРазбрызгивание припояМедленное нарастание температуры для постепенного нарастания растворителей в паяльной пасте и влаги
    Чрезмерное окисление до оплавления припояМинимизация подводимого тепла до достижения температуры пайки (медленное нарастание температуры, отсутствие плоской зоны профиля на стадии стабилизации) для уменьшения окисления
    Расползание пасты во время пайкиСнижение вязкости при увеличении температурыМедленное нарастание температуры для постепенного испарения растворителей для слишком сильного снижения вязкости
    Образование перемычекРасползание пастыМедленное нарастание температуры для постепенного испарения растворителей для слишком сильного снижения вязкости
    Образование бусинок контактаИнтенсивная дегазация под компоненты с малым зазором между нижней поверхностью и ППМедленное нарастание температуры перед оплавлением для снижения интенсивности газовыделений из паяльной пасты
    Отсутствие контактаКапиллярное затекание припоя на выводы компонентовМедленное нарастание температуры, чтобы позволить плате и компонентам достичь одинаковой температуры перед оплавлением припоя; более интенсивный нагрев снизу
    Отсутствие смачиванияМинимизация подводимого тепла до достижения температуры пайки(минимизация зоны стабилизации или использование профиля с линейным нарастанием от комнатной температуры до точки плавления припоя) для снижения окисления
    Слабое смачиваниеЧрезмерное окислениеМинимизация подводимого тепла до достижения температуры пайки(минимизация зоны стабилизации или использование профиля с линейным нарастанием от комнатной температуры до точки плавления припоя) для снижения окисления
    Образование пустотЧрезмерное окислениеМинимизация подводимого тепла до достижения температуры пайки (минимизация зоны стабилизации или использование профиля с линейным нарастанием от комнатной температуры до точки плавления припоя) для снижения окисления
    Оставшиеся составляющие флюса имеют слишком высокую вязкостьПрофиль пайки с более низкой температурой для того, чтобы сохранить большее количество растворителя в оставшемся флюсе
    ОбугливаниеПерегревБолее низкая температура, меньшее время пайки
    ВыщелачиваниеПерегрев при температурах выше точки плавления припояМинимизация подводимого тепла при температурах выше точки плавления припоя с помощью снижения температуры, сокращение времени пайки
    Уменьшение смачивающей способностиПерегрев при температурах выше точки плавления припояМинимизация подводимого тепла при температурах выше точки плавления припоя с помощью снижения температуры, сокращение времени пайки
    «Холодная пайка»Плохое слияние частиц припояДостаточно высокая максимальная температура
    Слишком толстый слой интерметаллического соединенияСлишком высокий уровень подводимого тепла выше точки плавления припояСнижение максимальной температуры, сокращение продолжительности стадии пайки
    Крупнозернистая структураЭффект отжига из-за низкой скорости охлажденияБолее быстрое охлаждение
    Отслоение припоя или контактной площадкиБольшое механическое напряжение из-за несоответствия коэффициентов теплового расширенияБолее медленное охлаждение
    Читайте также:  Жидкий флюс для ручной пайки

    Температурный профиль пайки bga

    Стадии температурного профиля пайки

    Стадия предварительного нагрева Данный этап позволяет снизить тепловой удар на электронные компоненты и печатные платы. В процессе предварительного нагрева происходит испарение растворителя из паяльной пасты.
    Предварительный нагрев рекомендуется осуществлять до температуры 95-130 °С, скорость повышения температуры — 0,5-1 °С/с, непосредственно во время процесса пайки bga.
    Перед пайкой, материнскую плату ноутбука, предварительно необходимо прогреть (“просушить”) при температуре 100 градусов в течение двух-трех часов.
    Завышение скорости предварительного нагрева может приводить к преждевременному испарению растворителя, содержащегося в паяльной пасте Стадия стабилизации Стадия стабилизации позволяет активизировать флюсующую составляющую и удалить избыток влаги из паяльной пасты. Повышение температуры на этой стадии происходит очень медленно. Стадию стабилизации также называют стадией температурного выравнивания, так как эта стадия должна обеспечивать нагрев всех компонентов на плате до одинаковой температуры, что предотвращает повреждение компонентов за счет теплового удара. Максимальная активация флюса происходит при температуре около 150 °С. Рекомендуемое время стабилизации 30 с считается достаточным. В конце зоны стабилизации температура обычно достигает 150-170 °С. Сокращение времени стабилизации может приводить к дефектам типа «холодная пайка» и эффекту «надгробного камня». Обращаем внимание на использования качественно флюса, дешевый традиционный флюс не подойдет. Большое внимание на этой стадии необходимо уделить зоне нагрева, чтобы близлежайшие компоненты не пострадали. К, примеру, если рядом с мостом стоит видеокарта, то неравномерный нагрев приведет к залипанию паек на соседнем элементе. Стадия оплавления На стадии оплавления температура повышается до расплавления припоя пасты и происходит формирование паяного соединения. Для образования надежного паяного соединения максимальная температура пайки должна на 30-40 °С превышать точку плавления паяльной пасты и составлять 235-260 °С (на плате). Время, в течение которого печатная плата находится выше точки плавления (205-220 °С), должно быть в пределах 30-90 с, предпочтительно не более 60 с. Скорость повышения температуры в зоне оплавления должна составлять 2-4 °С/с.
    Получить таких температур за определенное время при помощи фена практически невозможно. Поэтому мы категорически не рекомендуем паять dga в домашних условиях. Единственное чего можно достичь, это отрыва и деформации дорожек под чипом.
    Примечание. Низкая температура пайки обеспечивает слабую смачиваемость, особенно для компонентов с плохой паяемостью. Минимальная температура, необходимая для образования интерметаллического соединения, при использовании бессвинцовых припоев 235-260 °С. Чрезмерное повышение температуры может разрушить чип, а также отслоить материнскую плату. Стадия охлаждения Для обеспечения максимальной прочности паяных соединений скорость охлаждения должна стремиться к максимально допустимой. Рекомендуемая скорость охлаждения 3-4 °С/с до температуры ниже 130 °С .
    Завышение скорости принудительного охлаждения может приводить к возникновению больших внутренних напряжений в печатной плате из-за различного коэффициента теплового расширения базового материала печатных плат, корпусов компонентов, металлических печатных проводников и металлизированных отверстий.
    Несмотря на все выше сказанное, окончательная корректировка температурного профиля производится мастером сервисного центра исходя из: конструкции печатной платы; количества, типа и размеров компонентов; типа используемой паяльной пасты; особенностей используемого оборудования, а также результатов экспериментальных паек для каждого ноутбука.

    Остались вопросы? Свяжитесь с нами по телефону: +7 (812) 922 98 73

    Выбор флюса для пайки BGA микросхем

    В процессах пайки важную роль играют флюсы, то есть вещества, способные удалить с поверхностей соединяемых деталей образующиеся в результате термохимической реакции оксидные пленки. От их выбора зависит качество процесса. С развитием электроники возросли требования к флюсам для пайки bga.

    Требования к флюсам для микросхем

    При изготовлении микросхем в качестве несущего элемента используют особые печатные платы. Материалом для их производства служит стеклотекстолит – слоистый термостойкий пластик, который покрывается медной фольгой. Ножки микросхем соединяются с медью путем паяния.

    Применение флюса для пайки BGA микросхем

    Флюс, применяемый для такой тонкой работы, должен обеспечивать хороший контакт между элементами пайки. Наличие на них загрязнений способно ухудшить смачиваемость и теплопроводность поверхности. Поэтому предварительно их следует очистить с помощью специальных растворителей.

    Сегодня на рынке предлагается огромный выбор флюсов для пайки bga. Они должны соответствовать следующим требованиям:

    • иметь температуру плавления меньшую, чем у припоя;
    • не вступать в химическую реакцию с материалом припоя;
    • обладать высокой текучестью и хорошо смачивать поверхности соединяемых элементов;
    • иметь низкий показатель удельной массы;
    • растворять жировые и оксидные пленки;
    • эффективно смываться с обработанной поверхности;
    • не допускать коррозионной активности;
    • отличаться легкостью и удобством нанесения.

    Только обеспечив выполнение всех этих условий, можно получить надежное соединение элементов пайки. В продаже имеются и специальные составы для качественной отмывки платы от флюса. Но лучшие флюсы для пайки bga микросхем – те, которые не требуют смывания.

    Типы современных флюсов

    Современная промышленность выпускает две основные разновидности флюсов. В первую группу реагентов входят химически активные вещества – соляная кислота и некоторые ее соли. Они хорошо растворяют оксидные пленки и жиры, способствуя прочному соединению элементов, однако требуют эффективной промывки. Если в месте пайки останется хотя бы небольшая часть активного флюса, она будет постепенно разрушать и металл, и текстолит. К тому же, их пары очень токсичны, поэтому при работе следует соблюдать меры безопасности.

    Вторая группа веществ представляет собой химически инертные соединения, например, канифоль или воск. В основном, это органические соединения, которые хорошо растворяют жиры, но в меньшей степени – оксиды. Но они не допускают последующей коррозии, что очень важно. В последнее время применяются флюсы ЛТИ, созданные на основе этанола и канифоли с добавлением небольших количеств триэтаноламина, салициловой кислоты и других веществ.

    Самые популярные реагенты

    К самым распространенным флюсам относят:

    • сосновую канифоль – за дешевизну и низкую химическую активность;
    • ортофосфорную кислоту – она предотвращает дальнейшее разрушение соединяемых поверхностей, образуя на них оксидную пленку;
    • ЛТИ-120 – содержит канифоль с добавками, не требует отмывки;
    • флюс-гель для пайки bga, изготовленный в виде пасты, легко смывается, не оставляя нагара;
    • активный флюс, в составе которого 90% глицерина и 5% салицилки, требует хорошей смывки;
    • нейтральный вид паяльного жира.

    Безотмывочные материалы

    Выбирая, какой флюс лучше для пайки bga чипов, желательно отдать предпочтение тем реагентам, которые не требуют последующей отмывки платы. Известные производители микроэлектроники давно применяют No-Clean в жидкой или гелеобразной форме.

    Флюсы Компании INTERFLUX считаются одними из лучших на рынке паяльных материалов. Например, состав IF8001 применяют при необходимости быстрого и качественного ремонта отдельного элемента на микросхеме. Вещество активизируется уже при 12 градусах, то есть, до начала пайки, обеспечивая чистоту поверхности. Непосредственно во время процесса он испаряется более чем на 90%. Оставшийся твердый осадок нетоксичен и обладает слабощелочной реакцией, защищающей плату от химической активности.

    Материалы торговой марки CHIPSOLDER FLUX отвечают всем необходимым требованиям, которые предъявляются к безотмывочным флюсам для пайки bga. В их состав входят только химически чистые компоненты. Реагенты выпускаются в виде жидкости, гелей, паст. Они не обладают проводящими свойствами. Важным достоинством является также отсутствие в составе кислоты или глицерина.

    Флюс для пайки bga микросхем немецкой фирмы MARTIN – один из лучших. Он пользуется широкой популярностью среди производителей электронной техники и в сервисных центрах, благодаря:

    • безопасному составу;
    • экономичности в использовании;
    • возможности точного распределения;
    • простоте применения;
    • минимальному количеству остатка;
    • универсальности применения;
    • отсутствии необходимости в отмывке;
    • способности к эффективному удалению оксидной пленки;
    • высоким температурам коксования.

    Рекомендации по выбору

    Из продукции, представленной на рынке, трудно выбрать подходящее средство для пайки. Кроме того, присутствует большое число подделок. Параметры выбранного флюса должны соответствовать предстоящей работе и удобству пользования. Неплохими качествами и доступной ценой отличаются флюсы из серии FLUX PASTE SP. Для пайки bga оптимальным будет разновидность SP-20. Она обеспечивает прочную фиксацию элементов, дает минимум остатка и безопасна для высокочастотных схем.

    При необходимости можно приготовить флюс для пайки bga своими руками, используя подручные материалы. Почти все эти вещества после применения требуют смывки:

    • глицерин в чистом виде, имеет высокую температуру кипения;
    • раствор аспирина в воде;
    • смесь аспирина и глицерина;
    • нашатырный спирт или уксусная кислота;
    • канифоль в растворе технического спирта;
    • смесь воска и канифоли.

    Заключение

    Пайка микросхем требует грамотного подбора расходных материалов, только в таком случае она будет качественной. Не рекомендуется применять флюсы с активными добавками, так как они могут привести к коррозии и выходу из строя всей микросхемы. Использование подручных средств в процессе пайки приведет к снижению ее качества. Поэтому пользоваться такими расходными материалами следует лишь в случае крайней необходимости.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector