Пайка bga элементов ручным феном

О реболлинге BGA-чипов, ремонте видеокарт, материнских плат и других устройств

Видеокарта является сложным техническим устройством в котором используются микросхемы с множеством миниатюрных выводов, соединяемых с проводящими дорожками не печатной плате способом пайки.

Так как площадь контакта мала, а их количество велико, то существует вероятность ухудшения или полного пропадания проводимости на некоторых из них, что приводит к выходу из строя устройства, появлению черного экрана, артефактам.

Проблемы, связанные с отвалом чипа могут появиться даже у новых видеокарт, в которых используются бракованные чипы памяти и/или графический процессор. Качество контактов со временем падает при эксплуатации графических ускорителей в условиях сырости и сильных перепадов температур, в особенности при резком ее поднятии до критических значений. Свою лепту в этом случае вносит постепенное появление внутренних микротрещин и ухудшение контактов чипа с платой, а также деградация полупроводникового кристалла из-за эффекта электромиграции.

Эта проблема касается не только видеокарт, но и материнских плат, смартфонов и тому подобных устройств, в которых устанавливаются BGA-микросхемы, припаиваемые к PCB. Так как motherboard эксплуатируются в более щадящих температурных режимах в сравнении с GPU, то и проблемы, связанные с отвалом чипов у них появляются намного реже.

Пайка bga чипов

Общий принцип пайки следующий, благодаря создаваемому поверхностному натяжению при расплавлении припоя, происходит фиксация микросхемы относительно контактной площадки на системной плате. Температура пайки bga микросхем на платах iPhone 320 – 350 градусов Цельсия.

Подготовка микросхемы:

Специальным ножом очистить компаунд.
Медной оплеткой 1 или 2 мм (зависит от геометрических размеров чипа) удалить остатки припоя.
Восстановить шариковые выводы. Существует два способа формирования выводов:
- Паста bga через трафарет наносится на поверхность микросхемы (приоритетный метод) Используется в большинстве случаев.
Вручную, шариками BGA. Этот вариант подходит для чипов с малым количеством выводов, до 50. Хотя несколько лет назад, когда качество трафаретов оставляло желать лучшего) модемы на iPhone 5S накатывались вручную. То есть каждый шарик, зондом или пинцетом, устанавливался отдельно. А это 383 контакта, посчитали в ZXW. Если при распределении шариков на микросхеме приклееной к трафарету, шары не фиксируются в отверстиях трафарета; это значит нанесено не достаточное количество флюса на микросхему.
Если работаем с пастой, обязательно после того как убрали трафарет, феном прогреть микросхему, для формирования контактов правильной формы. Дополнительно для этих целей может использоваться мелкозернистая наждачная бумага, Р500 ГОСТ Р 52381-2005.
Спиртом и зубной щеткой финально очистить микросхему.
Припаять чип на контактную площадку, установив его по ключу и зазорам.
При установки новой микросхемы (приобретенной у поставщика), обязательная процедура – перекатать чип на свинец содержащий припой. Это необходимо, для понижения температуры плавления припоя и уменьшения времени воздействия на плату высокой температурой.

Крепёж

Ранее было рекомендовано сделать штрихи. Если же этот совет не был учтён, то позиционирование следует выполнять следующим образом:

Переверните микросхему так, чтобы она была выводами вверх.
Приложите краем к пятакам таким образом, чтобы они совпадали с шарами.
Фиксируем, где должны находиться края микросхемы (для этого можно нанести небольшие царапинки иголкой).
Закрепляем сначала одну сторону, затем перпендикулярную ей. Таким образом, достаточно будет двух царапин.
Ставим микросхему по обозначениям и стараемся шарами на ощупь поймать пятаки на максимальной высоте.
Следует прогреть рабочую область, пока припой не будет в расплавленном состоянии. Если предыдущие пункты исполнялись точно, то микросхема должна без проблем стать на своё место. Ей в этом поможет сила поверхностного натяжения, которой обладает припой. При этом необходимо наносить совсем немножко флюса.

Зачем нужна пайка BGA.

В современной радиоэлектронной аппаратуре ,такой, как мобильные телефоны, компьютеры и пр. , широко применяются радиоэлементы в корпусе типа BGA (в дальнейшем BGA-элемент). Данный тип корпуса позволяет значительно экономить место на печатной плате за счет размещения выводов на нижней поверхности элемента и выполнения этих выводов в виде плоских контактов, с нанесенным припоем в виде полусферы . В корпусе такого типа выполняют полупроводниковые микросхемы, элементы ВЧ тракта (фильтры, селекторы, коммутаторы ). Пайка такого элемента осуществляется нагревом непосредственно корпуса элемента и зачастую подогрева печатной платы, при помощи горячего воздуха и инфракрасного излучения.

Пайка светодиодной ленты

Сегодня светодиодную ленту активно используют для монтажа интерьерного освещения различной сложности. Она дает широкие дизайнерские возможности, имеет небольшие размеры и не уступает по рабочим характеристикам другим осветительным приборам.

Светодиодная лента

Вне зависимости от размера и условий монтажа, ленту паяют по одинаковой инструкции:

Обрезав ленту до нужной длины, поверхность, на которую она должна крепиться, обезжиривают и высушивают.
Оторвав защитную пленку с обратной стороны, ленту приклеивают к монтажной поверхности.
После этого припаиваются провода на входных контактах, мелкие детали, диммеры, контроллеры. Во время работы нужно избегать перегрева ленты, это может привести к выходу диодов из строя.

Процесс припаивания изображен на фотографиях ниже:

Фиксируем светодиодную ленту (использовалась изолента)

Немного припоя на каждый контакт.

Припаиваем провода, соблюдая полярность.

Чтобы паять диодную ленту хорошо подходят паяльники мощностью до 40 Вт. Лучше всего использовать провода с сечением 0,75 мм. Красные припаиваются к плюсовому контакту, а черные – к минусовому.

Рулон светодиодной ленты.

Теперь о том, как паять светодиоды непосредственно на плату, чтобы создать светодиодную подсветку своими руками. Для этого понадобятся сами диоды, кусочек платы для них (можно купить в радиотехническом магазине) и паяльные принадлежности. Для очистки от окалины воспользуемся флюсом под алюминий, оловом – в качестве припоя.

Вставляем диоды в плату так, чтобы плюсовые контакты (длинные «лапки») были расположены с одной стороны, а минусовые – с другой. И загибаем контакты в стороны. Будьте внимательно – если хотя бы один диод будет подключен неправильно, всё сгорит.
Обработав «лапки» флюсом припаиваем их к плате.
Отрезаем лишнюю длину контактов с помощью кусачек. Зачищаем провода питания на длину, равную длине диодного ряда, прикладываем к соответствующим контактам и запаиваем.
Готово! Теперь можно проверять работу схемы, подключив провода к 12 В источнику питания.

Общие данные

Изначально прямо под микросхемой и ее корпусом размещалось большое количество точек вывода, и это было до реболлинга bga-микросхем. Благодаря этой особенности все выводы можно было размещать на минимальной площади, что позволяет значительно сэкономить время и заниматься созданием небольших устройств. Однако наличие подобного подхода во время производства оборудования может обернуться некоторыми неудобствами при ремонте аппаратуры. Более того, в случае ремонта пайка должна быть точной и аккуратно, в противном случае можно повредить оборудование.

Какое оборудование нужно для работы

паяльная станция с термофеном;
пинцет;
паяльная паста;
изолента;
оплетка, необходимая для того, чтобы снять припой;
флюс (лучше всего сосновый);
трафареты или шпатели для нанесения паяльной пасты на микросхемы.

Пайка корпусов BGA – это не самое сложное дело, но для того, чтобы процесс проходил успешно, необходимо правильным образом подготовиться к этому процессу.

Пайка bga микросхем

Как паять платы? И как расшифровывается BGA? На эти два часто задаваемых вопроса, во время прохождения курсов пайки, отвечают мастера Bgacenter. От английского – ball grid arrey, то есть массив шариков, своим видом похожий на сетку. Шарики из припоя наносятся на микросхему через трафарет, затем потоком горячего воздуха, расплавляется сам припой и формируются контакты правильной формы.

А процесс пайки состоит из определенной последовательности действий, соблюдая которую получаем качественное соединение. Но существует большое количество нюансов, ради которых и приезжают на обучение. Начиная с того под каким углом и на каком расстоянии от платы держать сопло фена, температурные режимы демонтажа и монтажа микросхем, с какой стороны заводить лопатку. А при проведении диагностики, и наличии межслойного короткого замыкания ничего не нагревается. Как в этом случае найти неисправный элемент или цепь? И много других тонкостей которые может знать действующий мастер сервисного центра. И тот кто может подтвердить свой уровень выполненными ремонтами.

Ремонт iphone в Bgacenter

Самостоятельная сборка термофена

Основное назначение термофена – это пайка материалов. Такие материалы, как ПВХ пленка, линолеум, каучук, свариваются методом заполнения сварного шва расплавом присадочного жгута, что достигается потоком горячего воздуха. Расплавление жгута осуществляется путем нагрева до 350ºС. Этот способ считается основным при соединении линолеума во время укладки на пол. Термофен намного облегчает задачу изгибания пластмассовых труб, профилей, листов. Нагрев при изгибании пластика обеспечивается в границах 300-400ºС при пониженной скорости (мощности) потока воздуха. Прогрев пластика должен производиться медленно, постепенно.

Устройство нагревающего элемента термофена.

Изготовление термофена начинается с намотки спирали нагревательного элемента. Спираль навивается на стальную проволоку диаметром 5-6 мм с натягом. Ее лучше наматывать проволокой из нихрома или фехраля диаметром 0,4-0,5 мм. Длина спирали определяется из условия, что ее электрическое сопротивление должно составлять 70-90 Ом.

Спираль наматывается на трубчатую основу от паяльника (например, типа ЭПСН-100) или галогенной лампы для прожектора. Витки спирали накладываются равномерно по площади цилиндра с зазором (касание витков между собой недопустимо). Поверх уложенной спирали с усилием наматывается слой стекловолокна или закрепляется слой из асбеста. Этот слой целесообразно скрепить термостойким клеевым составом. Затем на клеевой слой надевается термоизоляционная трубка (фарфор, керамика, кварцевое стекло и т.д.). Концы спирали выводятся наружу.

Изготовленный нагревательный элемент вставляется во внутренний канал корпуса. Предварительно место его установки нужно проложить асбестом, слюдой или кварцевыми пластинами, в качестве дополнительной термоизоляции. Выводы спирали, при помощи винтового соединения, стыкуются с проводом электропитания. Этот провод должен иметь теплостойкую изоляцию – фторопласт или волокнистую изоляцию. Провод должен проходить через пусковой выключатель и реостат для регулирования тока, подающегося на спираль.

В задней части корпуса крепится нагнетатель воздуха строго соосно с каналом нагревательного элемента. Если нагнетательный элемент (компрессор) не помещается в корпус, то он может закрепляться с торца корпуса наружи. В этом случае к нему должна быть присоединена направляющая трубка для воздушного потока. Эта трубка должна подходить к нагревательному элементу внутри корпуса и располагаться соосно его каналу. От нагнетателя отводятся провода для электропитания, которые соединяются с проводом для нагревателя так, чтобы выключатель одновременно управлял электропитанием обоих элементов. Реостат регулирования потока воздуха нужно ввести в цепь провода для нагнетателя – его работа не зависит от работы нагревателя.

Провод электропитания выводится наружу снизу ручки корпуса, а кнопка (клавиша) выключателя и рычаги реостатов закрепляются в удобном месте с внешней стороны корпуса. Затем половинки корпуса совмещаются и соединяются между собой. Устанавливается концевой элемент из термоизоляционного материала в виде цилиндра или конуса. Прикручивается металлическое сопло. В конструкции целесообразно предусмотреть набор сопел с разным диаметром выходного отверстия.

Выпаивание чипа

90 % успешности ремонта зависит от правильно выполненного демонтажа микросхем

Именно на этом этапе важно не оторвать пятаки и не повредить микросхему высокой температурой. А начинают выпаивание чипа, с удаления компаунда

Компаунд

Компаунд – полимерная смола, обычно черного или коричневого цвета, применяемая при изготовлении системных плат телефонов. Назначение компаунда:

Дополнительная фиксация радио компонентов и bga микросхем на плате.
Защита не изолированных контактов от попадания влаги.
Повышение прочности платы.

Наиболее ответственные микросхемы, такие как: CPU, BB_RF, EPROM, NAND Flash, Wi-Fi в заводских условиях после установки, заливаются компаундом. И перед тем как выполнять демонтаж, необходимо очистить периметр от смолы.

Снятие компаунда

Последовательность демонтажа

Внимательно осмотреть плату, на предмет ранее выполнявшихся ремонтов.
Выполнить диагностику, произвести необходимые измерения.
Подготовить плату к пайке, удалить защитные экраны, наклейки. Отключить и убрать коаксиальный кабель.
Закрепить motherboard в соответствующем держателе.
Удалить компаунд вокруг демонтируемого чипа. Температура на фене при этом 210 – 240 градусов Цельсия.
Установить теплоотводы. Место установки теплоотводов зависит от месторасположения выпаиваемой микросхемы.
Феном прогреть плату в течение нескольких секунд. Тем самым повышаем температуру платы, для того чтобы флюс растекался равномерно.
Нанести FluxPlus, или любой другой безотмывочный флюс, на поверхность чипа.
Направить поток горячего воздуха на выпаиваемый элемент. Температура при демонтаже 340 градусов Цельсия. Как понять, что припой расплавился и настало время убирать микросхему с платы? Для этого существует несколько способов:
- Отслеживать время по секундомеру.
Отсчитывать секунды про себя.
“Толкать” зондом или пинцетом саму микросхему или рядом расположенную обвязку (конденсаторы, резисторы или катушки). Как только отпаиваемый чип начнет сдвигаться, на доли миллиметра, настало время заводить лопатку под или воспользоваться пинцетом.
Подготовить контактную площадку. Для этого:
- специальной лопаткой убрать остатки компаунда;
залудить сплавом Розе все без исключения контакты;
оплеткой собрать остатки припоя с рабочей поверхности;
после остывания motherboard до комнатной температуры, отмыть контактную площадку спиртом, БР-2 или DEAGREASER.
Плата подготовлена для установки исправной микросхемы.

Выпаивание микросхем/Soldering chips

Пайка bga микросхем

Ремонт iphone в Bgacenter

Что такое компаунд и как его удалить с платы

Компаунд — это смола, которая позволяет увеличить прочность платы и уменьшить температуру работы микросхем. Также спасает плату при попадании влаги

Если нужно перепаять микросхему, компаунд придется удалить. Его наносят по разному. Производители могут нанести по краям контактов с SMD деталями. А могут и залить полностью.

Чем удалить смолу с платы

Можно удалить механически. Для этого нагреваем плату феном до 150 °C и зубочисткой или металлическим пинцетом снимаем кусочки компаунда с платы. Не всегда получается так сделать.

Еще можно попробовать химические растворители. Обычно продаются в магазине запчастей для мобильных телефонов.

А чтобы выпаять микросхему, у которой под контактами компаунд, нужен режущий пинцет. Процедура пайки аналогично обычной, но в этот раз нужно срезать компаунд.

Крепёж

Переверните микросхему так, чтобы она была выводами вверх.
Приложите краем к пятакам таким образом, чтобы они совпадали с шарами.
Фиксируем, где должны находиться края микросхемы (для этого можно нанести небольшие царапинки иголкой).
Закрепляем сначала одну сторону, затем перпендикулярную ей. Таким образом, достаточно будет двух царапин.
Ставим микросхему по обозначениям и стараемся шарами на ощупь поймать пятаки на максимальной высоте.
Следует прогреть рабочую область, пока припой не будет в расплавленном состоянии. Если предыдущие пункты исполнялись точно, то микросхема должна без проблем стать на своё место. Ей в этом поможет сила поверхностного натяжения, которой обладает припой. При этом необходимо наносить совсем немножко флюса.

Что необходимо для работы

Паяльный фен, который еще называют термовоздушной паяльной станцией, представляет собой многокомпонентный инструмент с большим числом функций, для ремонта современных устройств. Он позволяет выполнять пайку компонентов СМД, конденсаторов, светодиодов и других деталей. То же касается и чипов BGA-типа, делающих монтаж более плотным. Сегодня почти каждая электронная начинка в современных устройствах изготовлена таким образом.

Чтобы паять смд-компоненты, необходимы такие материалы и приборы:

собственно, сам фен;
насадки к нему;
флюс с паяльной пастой;
оплетка из меди;
какое-нибудь приспособление для поддевания деталей (пинцет, например);
средне-мягкая щеточка;
линза;
паяльник с более тонким жалом по сравнению со стандартным;
трафарет для «перекатки».

Типы микросхем

В настоящее время существует ряд корпусов, но наиболее широко распространены всего два, да и по факту все остальные разновидности являются вариантами двух основных типов:

DIP – грубо говоря, этот вариант корпуса для внутреннего монтажа, ножки этого контроллера помещаются в отверстия на плате;
SMD – этот тип микрочипов предназначен для поверхностного монтажа, в этом случае на плате размещаются «пятачки», к которым и припаяны ножки микросхемы.

Каждый вариант обладает своими достоинствами и недостатками. Но в рамках статьи интересны их особенности в плане распайки. Как выпаять микросхему в том или ином корпусе, разберём чуть ниже.

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.

Какая температура нужна для пайки микросхем

При пайке главное не перегреть микросхему, поэтому температура паяльника должна быть не более 230 градусов. Если паяльник сильно перегревается, то от его применения лучше отказаться, либо его придётся всё время выключать во время выполнения данной работы.

Что делать перед пайкой

Сначала нужно прогреть паяльник до рабочей температуры. Жало паяльника необходимо залудить припоем и канифолью. Припой не должен скатываться шариками с жала паяльника. Также на нем не должно быть гари и черного налёта.

Удаление лишнего олова с платы

Когда паяльник разогрелся до 230 градусов, его уже можно использовать для пайки микросхемы. Однако во время этого процесса образуется много лишнего припоя, который затекает в ненужные места. Чтобы освободить ножки микросхемы от припоя, можно использовать тонкую иглу или медную оплетку.

Очистка

Наносим спиртоканифоль, греем её и получаем собранный мусор

Что такое компаунд и как его удалить с платы

Чем удалить смолу с платы

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.

Как впаять микросхему

Далее потребуется залудить поверхности, после чего можно приступать к впаиванию новой микросхемы:

DIP микросхема впаивается таким образом, чтобы правильно вставить её ножки на плату (согласно ключу). Далее вход пускается паяльник, которым аккуратно расплавляется припой и припаиваются все вывода микросхемы.

Впаять SMD микросхему несколько трудней, однако также реально. Для этого нужно максимально точно совместить вывода микросхемы с выводами на плате. Опять же, все вывода согласно ключу.

Далее необходимо нанести по всему контуру контактов флюс-гель, после чего включить фен с температурой нагревания в 350 градусов, и расплавить горячим воздухом припой. Того припоя, что на плате уже достаточно для того, чтобы припаять новую микросхему.

А вот для пайки BGA микросхем понадобятся шарики припоя, которые наносятся на все посадочные места с использованием специального трафарета для пайки микросхем. После того, когда все ключи совмещены, а микросхема выставлена как надо, в работу задействуется фен с температурой нагревания до 360 градусов.

Как видно, припаять микросхему вполне реально. Однако для удобства и эффективности работы лучше всего не отказываться от покупки паяльной станции, поскольку управиться одним паяльником будет тяжеловато.

Оловоотсос: как правильно пользоваться

Вакуумный оловоотсос, является очень полезным инструментом при выпаивании различных радиодеталей, будь это микросхемы, транзистор или, например диод. Так же, качественно удаленное олово с контактов поможет без особых трудностей припаять рабочую деталь.

Оловоотсос состоит из:

Вакуумной колбы, носика изготовленного из термоматериала;
Обратной пружины;
Поршня.

Выпаивать радиодетали оловоотсосом довольно просто. В первую очередь необходимо «взвести» оловоотсос. Для этого нужно путем нажатия на поршень зафиксировать его стопорным механизмом (фиксация происходит автоматически). Далее, разогретым до оптимальной температуры паяльником, расплавляем олово на контакте детали, предварительно приставив к контакту оловоотсос.

После того, как олово расплавилось, убираем паяльник, прижимаем оловоотсос к месту выпайки и плотно прижимаем. Нажимаем на кнопку стопорного механизма. Поршень, двигаясь обратно по колбе, создает вакуум, за счет которого и происходит засасывание олова.

Если оловоотсоса под рукой нет, а деталь необходимо отпаять, то его можно сделать из обычного шприца своими руками. Для этого, нужно взять шприц (по возможности 50 кубов). Вынимаем поршень и помещаем в колбу шприца обратную пружину (пружина должна быть не длиннее колбы, что бы не выдавить поршень). Осталось защитить носик. Сделать это можно любой металлической трубкой соответствующего диаметра. И самодельный оловоотсос готов к использованию.

Очистка

Наносим спиртоканифоль, греем её и получаем собранный мусор

Заключение

IC Chip BGA Reballing — это достаточно сложное занятие, требующее высокой квалификации мастера и наличия дорогостоящего оборудования. Обучение реболлингу для радиоинженеров стоит сотни долларов, а приобретение достаточных навыков для ремонта занимает немалое время.

В связи с этим для ремонта радиоэлектронных устройств с BGA-чипами (видеокарты, смартфоны, материнские платы лэптопов, и ноутбуков и прочее) стоит обращаться к достаточно компетентным специалистам, что стоит недешево.

Учитывая характерные неисправности BGA-чипов не стоит надеяться на долговременную работу видеокарт и других изделий, отремонтированных с помощью прогрева/реболлинга и повторной установки проблемного чипа. Помимо внутренних контактных повреждений у таких микросхем неизбежно имеются деградационные изменения кристалла, что делает подобный ремонт профанацией или мошенничеством.

При покупке б/у видеокарт и других микроэлектронных устройств нужно обращать внимание на потемнения платы в районе BGA-компонентов, которое свидетельствует о работе «прогревастов». Такие изделия не стоит брать даже на детали