Реболлинг и монтаж BGA

Реболлинг

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:

  • плотность монтажа
  • теплопроводность
  • помехоустойчивость.

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:

  • прогрев
  • реболлинг.
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.

Реболлинг — это повторное нанесение (восстановление) всех контактов на BGA-чип, подразумевающее предварительный демонтаж микросхемы с платы с помощью соответствующей паяльной станции. В том случае, если чип не поврежден, его могут использовать в дальнейшем. Если же чип не пригоден, нанесение шариковых выводов делают для нового - исправного.

Залогом успешного реболлинга являются два фактора:

  • мастерство инженера
  • оборудование и расходные материалы, которое он использует.

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:

  1. Соответствующая паяльная станция.
  2. Набор трафаретов и трафаретный столик.
  3. BGA-шарики или BGA-паста.
  4. Флюс для BGA.
  5. Клейкая фольга и термоскотч.

Паяльная станция

Термовоздушная паяльная станция

О выборе конкретной модели мы расскажем в других публикациях, а в этой статье давайте определимся с типом паяльной станции.

Для успешного монтажа/демонтажа BGA-микросхемы небольшого размера, например мобильного телефона, достаточно термовоздушной паяльной станции типа Lukey 852D+. Более удобный вариант — портативная инфракрасная паяльная станция типа Tornado Infra Pro.

Термовоздушная паяльная станция Lukey 852D+

Lukey 852D+

Инфракрасная паяльная станция Tornado Infra Pro

Tornado Infra Pro

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.

Инфракрасная паяльная станция Jovy Systems RE-8500

Jovy Systems RE-8500

Набор трафаретов и трафаретный столик

Универсальный набор BGA-трафаретов Jovy Systems JV-RMS

Jovy Systems JV-RMS

Набор BGA-трафаретов Jovy Systems JV-RMP для PS3

Jovy Systems JV-RMP

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»).

Реболлинг

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.

Универсальный набор для BGA-реболлинга ACHI LP-37

ACHI LP-37

Набор BGA-трафаретов ACHI (150 шт)

BGA-трафареты ACHI (150 шт.)

BGA-шарики или BGA-паста

BGA-шарики Jovy Systems JV-PB60

Jovy Systems JV-PB60

Бессвинцовые припой-шарики (0,5 мм) JOVY SYSTEMS JV-LFSB050

Jovy Systems JV-LFSB050


Припой-шарики (0,4 мм) Jovy Systems JV-PB40

Jovy Systems JV-PB40

BGA-шарики 0,6 мм

BGA-шарики 0,6 мм

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

Jovy Systems JV-F030

Jovy Systems JV-F030

Jovy Systems JV-F010

Jovy Systems JV-F010

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

Клейкая фольга — отличный изолятор от нежелательного нагрева. С ее помощью можно предотвратить выпаивание компонентов, которые находятся возле демонтируемого чипа.

Термофольга

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.

Термоскотч

Так выглядит краткий набор оборудования и расходных материалов необходимых при реболлинге. Этот список может меняться в зависимости от личных предпочтений инженера, но для гарантированно успешного восстановления рекомендуем прислушаться к нашим советам.

,
Технический специалист магазина инструментов Masteram

Чат по продажам
Важные новости
Подписка на новости Masteram
Отзывы клиентов
Валюта: Рубли, наличные (руб)
Корзина пока нет товаров
 
Интернет-магазин Masteram не производит продажу данной продукции на территории вашей страны.