Пайка BGA микросхем или реболлинг для начинающих

BGA-микросхемы – необходимые элементы современных устройств, будь то компьютер, ноутбук, смартфон или игровая приставка. BGA (от англ. Ball Grid Array – массив шариков) представляют собой шарики из припоя, нанесенные на контактную поверхность. Если эти шарики повреждаются или отваливаются, то микросхема перестает выполнять свою функцию, что отрицательно влияет на работу устройства вплоть до его полного выхода из строя. В этом случае возникает необходимость в мастере, который смог бы починить отвалившийся или поврежденный шарик, то есть качественно припаять его, вернув целостность BGA-микросхеме. Процесс восстановления таких шариковых выводов называется «реболлинг» (от англ. „reballing“).

Признаки повреждения BGA-компонентов:
• после включения устройства дисплей остается черным, хотя индикаторы включения горят; 
• устройство самостоятельно отключается через несколько минут или секунд после начала работы; 
• устройство самостоятельно неоднократно перезагружается;
• изображения нет;
• устройство включается не с первого раза.


Причины повреждения шариковых выводов могут быть самыми разными: от повреждения микросхемы в процессе демонтажа до ее заводского брака. Бывает, что причиной повреждения шариковых выводов становится и простое механическое воздействие. Например, устройство уронили или по нему ударили в процессе транспортировки.
В связи с этим операция реболлинга является достаточно востребованной, но далеко не самой простой. Главная ее особенность заключается в том, что качественный реболлинг не сделать, как говориться, «голыми руками». Помимо опыта и соответствующих навыков мастер должен иметь специальное оборудование и уметь пользоваться им.


Перед началом работ нужно позаботиться о безопасности. 

Личная безопасность
  • Работы нужно проводить в хорошо вентилируемом помещении, так как испарения флюса при пайке могут причинить вред.
  • В процессе реболлинга используются химикаты. Необходимо позаботиться о средствах личной защиты.

Безопасность компонентов
  • Особую опасность для компонентов представляет статический заряд. Необходимо использовать антиэлектростатические вещества.
  • Также следует помнить, что компонентам может нанести вред высокий уровень влажности, перепад температур и любое непредвиденное механическое воздействие.

Извлекаем объект работ
Прежде всего, необходимо извлечь микросхему, которая находится в устройстве. Корпус нужно вскрыть аккуратно, чтобы ни в коем случае не повредить его. В ремонте нуждаются самые разные устройства: телефон, ноутбук, планшет, телевизор – поэтому хорошо бы иметь универсальный набор инструментов, который поможет осторожно вскрыть корпус любого из перечисленных устройств. Неудобно и ненадежно каждый раз выискивать что-то острое и подходящее из подручных средств, поэтому обратите внимание на специальные наборы инструментов для BGA реболлинга
Bga_1.JPG
Вот здесь представлен самый полный такой набор на сегодняшний день. С ним не нужно будет изобретать велосипед, и мучиться, извлекая микросхему.
Bga_2.JPG
Демонтаж микросхемы
Реболлинг начинается с демонтажа микросхемы с платы. Ведь именно микросхема является объектом работы мастера. Демонтаж выполняется с помощью паяльной станции
Bga_3.jpg
Выбор паяльных станций на рынке достаточно велик, и здесь можно растеряться. В идеале это должна быть инфракрасная паяльная станция с предметным столом, но на деле такой перфекционизм стоит достаточно дорого, и далеко не каждый мастер может позволить себе приобрести такую паяльную станцию. Поэтому чаще покупают что-то менее дорогое, но не менее эффективное. Например, можно остановиться на термовоздушной паяльной станции YIHUA-852D+.
Bga_4.JPG
В ней есть все необходимое для выполнения качественной работы. В частности, в процессе пайки мастер сможет отслеживать текущую температуру паяльника и термофена на светодиодном дисплее.
Для паяльника предусмотрены жала двух типов, а термофен имеет три круглые насадки с разным диаметром сопел, что позволит изменять площадь обогреваемой поверхности. 

Bga_5.JPG
В общем, эта паяльная станция достаточно популярна как среди любителей, так и среди профессионалов. Такая популярность вызвана, прежде всего, оптимальным соотношением цены и качества. 

После того, как определились с паяльной станцией, можно приступать к демонтажу. 

Во время демонтажа микросхема может потерять еще часть шариков, но этого может и не произойти. В принципе количество поврежденных шариков уже не важно, потому что следующий этап – это снятие шариковых выводов (деболлинг). Все оставшиеся шарики должны быть убраны, то есть мастер готовит место для нанесения новых шариков. Шариковые выводы удаляются с помощью паяльника. И здесь очень важно не повредить микросхему и не перегреть ее. Поэтому используя паяльную станцию YIHUA-852D+, не забывайте поглядывать на дисплей, на котором отображается текущая температура.

Bga_6.JPG

Кроме паяльника с температурным контролем, Вам понадобится паяльный флюс, изопропиловые салфетки, плетенка, антистатический коврик, микроскоп и защитные очки.

Деболлинг
После того, как паяльник разогрет, и все необходимые меры защиты приняты, можно приступать к деболлингу.
Положив BGA-микросхему на антистатический коврик, равномерно нанесите на нее флюс. Важно, чтобы количество флюса было оптимальным. Если его будет недостаточно, то это затруднит процесс снятия шариков.
На флюс кладется плетенка, через нее паяльник прогревает и расплавляет шарики. Ни в коем случае не следует давить паяльником на шарики. Такими действиями можно повредить микросхему. Как только площадка для новых шариков готова, ее необходимо очистить изопропиловыми салфетками. 


Проверка
Перед тем как наносить новые шарики, нужно проверить, не осталось ли каких-то частей от старых шариков, не возникли ли повреждения на микросхеме и хорошо ли очищена она после произведенных операций. Такая проверка должна выполняться с помощью микроскопа. 

Bga_7.JPG
Лучше всего подойдет USB-микроскоп со стеклянными линзами, например, USB-микроскоп Supereyes B011. Основная его особенность – сменный длиннофокусный объектив, который позволяет увеличить расстояние от линзы до микросхемы. 

Bga_8.JPG

У многих других USB-микроскопов такого преимущества нет, а соответственно и нет такой высокой точности, позволяющей избежать искажений передаваемого на экран изображения. Этот микроскоп предназначен специально для пайки.
Но можно рассмотреть модель и подешевле, например, 
USB-микроскоп Supereyes B008. 
Bga_9.JPG
Это многофункциональный цифровой микроскоп, с помощью которого тоже можно эффективно проконтролировать состояние микросхемы.
Если после проверки были обнаружены остатки флюса на микросхеме, то от них обязательно нужно избавиться. Для этого можно использовать деионизованную (без ионов) воду и небольшую щетку. Потрите загрязненные места щеткой, промойте их, а потом просушите сухим воздухом. С помощью микроскопа выполните повторную проверку микросхемы.


Реболлинг
После того как изображение, передаваемое на экран компьютера с микроскопа, подтвердило, что все элементы шариковых выводов удалены, что микросхема не повреждена и полностью очищена, можно продолжить работы по ее восстановлению.
Для этого Вам понадобятся BGA-трафарет, держатель для трафарета, микроскоп, флюс, шарики припоя, пинцет и принадлежности для очистки (щетка, поддон). Трафарет – элемент в реболлинге необходимый. 

Bga_10.JPG
Конечно, он должен подходить конкретно под данную микросхему. Поэтому, если Вы собираетесь заниматься реболлингом, то нужно приобрести сразу набор трафаретов, который позволит Вам выбрать то, что нужно для каждого конкретного случая. 
Bga_11.JPG

Например, данный набор включает в себя 545 стальных трафаретов. Они хороши тем, что не теряют своей формы.
При выполнении реболлинга BGA прямого нагрева выбранный трафарет вставляется в держатель. 
Держатель, должен хорошо фиксировать трафарет. Например, можно использовать станцию для реболлинга. 
Bga_12.JPG
К ее преимуществам относится надежность фиксации и хороший обзор микросхемы. Фактически микросхема в ней видна как на ладони. По специальной выемке выполняется движение двух упоров и пружины. Также конструкцией предусмотрены винты, которые обеспечивают ровную и надежную фиксацию трафарета. Ведь если трафарет помят и согнут, то качественно нанести на него шарики не получится.
Распределите по чистой поверхности микросхемы с помощью шприца флюс. Флюс наносится тонким слоем по всей контактной поверхности. Обратите внимание, чтобы слой флюса не был слишком толстым. При нагревании флюс начинает кипеть, и если его слишком много, то он просто выдавит шарики из трафарета. Если же флюса нанести слишком мало, то нормальной припайки не произойдет. Для равномерного распределения флюса используйте кисточку. Наложите трафарет на микросхему. Теперь все готово для нанесения шариков.
 
Bga_13.JPG

BGA шарики припоя продаются в банках. Обычно по 25 000 штук. Это оловянно-свинцовые шарики, которые и должны заменить удаленные и поврежденные. В каждый просвет трафарета помещается один шарик. Это важно и здесь нельзя ошибиться. Если случайно забыть припаять один шар, то потом это сделать будет очень трудно. Если же в одно отверстие трафарета попадет два шара, то они расплавятся и соединяться с соседними шарами, испортив всю работу.
Лучше всего действовать следующим образом. Всыпьте нужное количество шариков на трафарет и слегка раскачивайте его, пока шарики займут свои места. Шарикам, не вставшим на свои места, можно осторожно помочь с помощью зубочистки. После того как шарики установились на предназначенные для них места, полезно проконтролировать каждый шар и просвет под микроскопом.

Bga_14.JPG
Далее выполните пайку с помощью паяльной станции. Проверьте, чтобы все шарики расплавились. Аккуратно с помощью тонкого пинцета снимите трафарет с микросхемы. Для этого есть несколько секунд (не более 15 секунд с момента прекращения пайки), пока флюс не застыл. Если же опоздать, то придется разогревать микросхему вновь, чтобы добиться размягчения флюса. Далее микросхема моется, сушится и ее можно помещать на плату. Не забудьте, что после мойки опять нужен микроскоп, чтобы убедиться: все шары на своих местах, никаких царапин и повреждений, микросхема полностью очищена. После этого можно констатировать, что реболлинг прошел успешно.
Количество показов: 6152
21.04.2016

Возврат к списку