Реболлинг чипа в домашних условиях. Проверенные способы припаивания или прогревания чипов с выводами BGA

Реболлинг От англ. reballing

(Лечение отвала BGA чипов)

Мы попытаемся просто и внятно объяснить что такое реболлинг и для чего он нужен:

В двух словах реболлинг это замена шариков припоя которые располагаются под электронными BGA-компонентами, это нужно в том случае когда происходит отвал в местах соприкосновения чипа и платы, в следствии чего компонент (чип) перестаёт работать! В большинстве случаев проблемы отвала происходят из-за использования низкокачественного припоя, и принятия дериктивы RoHS (Данная директива ограничивает использование потенциально опасных элементов в электротехническом и электронном оборудовании, в данном случае свинец) если раньше производители применяли припои с содержанием свинца, то после принятия директивы в 2006 году свинец стал под запретом, и компании были вынуждены использовать другие сплавы (с 2006 года количество брака выросло во много раз)

А теперь по порядку, мы попытаемся разъяснить весь техпроцесс!

Статика опасна для компонентов! перед началом всех работ нужно защититься от статического электричества, ниже приведён небольшой список средств для защиты от статики (ESD-Защита) :

• Антистатический браслет и иные заземляющие устройства
• Антиэлектростатические вещества (например аэрозоль Антистатик)
• Всеразличные увлажнительные приборы или Ионизаторы

И так с защитой мы не много разобрались теперь переходим к самому процессу!

Демонтаж BGA Компонента

Демонтаж BGA компонентов намного сложнее, чем кажется на первый взгляд! Для качественного демонтажа необходимо наличие паяльной станции (желательно ИК) в состав который входит: термостол, верхний нагреватель на штативе и регулятор температуры желательно с возможностью работы по заданному термопрофилю! После прогрева платы, BGA компонент нужно быстро снять в момент оплавления выводов! Снимать можно механическим или вакуумным пинцетом. (Вакуумным безопаснее меньше шанс повредить плату во время снятия!)

Инструменты и материалы

• Инфракрасная или воздушная паяльная станция (Станция Фен+Паяльник не подходит, обратите внимание на рисунок ниже чтобы понять о чём идёт речь)
• фольга (Для защиты компонентов вокруг BGA чипа)
• Механический или вакуумный пинцет
• Рамочный держатель или Фторопластовые стойки

Шаг 1 - Установка платы

Установите плату в рамочный держатель или на фторопластовые стоики неисправным компонентом к вверху, и поместите на термостол паяльной станции.

Шаг 2 - Подготовка к пайке

Нанесите флюс вокруг BGA компонента, закройте фольгой компоненты вокруг чипа, установите термодатчик вблизи от BGA компонента для контроля работы по термопрофилю.

Шаг 3 - Пайка

Установите верхний нагреватель над неисправным компонентом задайте термопрофиль для пайки и ждите завершения.

Шаг 4 - Снятие BGA компонента

После того как процесс пайки завершиться быстро снимите Компонент при помощи вакуумного или механического пинцета.

Процесс снятия шариковых выводов (деболлинг)

После снятия BGA компонента с платы необходимо убрать оставшийся припой как с платы, так и с самого компонента!(собственно эта процедура и называется деболлинг) Существует много инструментов, которые позволяют снять остатки припоя с BGA компонента. Это могут быть как вакуумные инструменты с горячим воздухом, так и паяльники, так же существуют низкотемпературные установки пайки волной, которые более предпочтительны в данном случае, они не сильно нагревают компонент, из чего следует что шансов повредить компонент нагревом стремиться к нулю!
Поскольку паяльники с температурным контролем пайки не так редки, мы опишем процесс деболлинга с использованием паяльника с жалом.

Внимание: Процесс деболлинга содержит множество потенциально опасных для чипа механических и температурных стрессов, по этому следует быть аккуратней.

Инструменты и материалы

• Паяльник
• Изопропиловые салфетки
• Оплётка (Плетёнка) (Медная лента для удаления припоя)
• Антистатически й коврик (Излишней ESD защиты не бывает)

• Микроскоп
• Вытяжка для облегчения удаления дыма, образующихся в процессе выпаивания
• Защитные очки

Подготовка

• Разогрейте паяльник.
• Убедитесь что вы защищены от статики.
• Перепроверьте каждый чип на загрязнение, пропущенные контактные площадки, а также паяемость.
• Оденьте защитные очки.

Примечание: Проведение сушки компонента, для удаления влажности рекомендуется делать до выполнения его деболлинга.

Шаг 1 - Нанесение флюса на BGA компонент:

Положите BGA компонент на антистатический коврик, стороной контактных площадок вверх. Нанесите равномерно Флюс пасту на BGA компонент. (Слишком малое количество флюса сделает процесс деболлинга затруднительным.)

Шаг 2 - Снятие шариков припоя:

Используя плетёнку и паяльник, чтобы снять шарики припоя с контактных площадок Чипа. Положите плетенку на чип поверх флюса, после чего прогревайте паяльником. Перед тем, как сместить плетенку по поверхности чипа, дождитесь чтобы паяльник ее прогрел и расплавил шарики припоя.

ВНИМАНИЕ:

Не надавливайте на чип жалом паяльника. Излишнее давление может повредить чип или поцарапать контактные площадки. Для достижения лучших результатов, прочистите BGA компонент с помощью чистого куска плетенки.

Шаг 3 - Очистка чипа

После Удаления припоя с поверхности чипа, Сразу же очистите чип с помощью салфетки, смоченной в изопропиловом спирте. Своевременная очистка чипа облегчит удаление остатков флюса.

Протирая поверхность чипа, удалите с него флюс. Постепенно сдвигайте чип при протирке на более чистые участки салфетки. При очистке всегда поддерживайте за противоположную сторону чипа.

Примечание:

1. Никогда не очищайте BGA чип загрязненным участком салфетки.

2. Всегда используйте новую салфетку для каждого нового чипа.

Проверяйте чистоту контактных площадок, поврежденные площадки и неудаленные шарики припоя.

Примечание:

Поскольку флюс имеет коррозийное действие, рекомендуется провести дополнительную очистку, в случае, если реболлинг чипа не будет сделан сразу.

Шаг 5 - Промывка

Нанесите деионизованную воду (Вода не имеющая электически заряженных частиц.(ионов)) на контактные площадки чипа и потрите их щеткой (можно использовать обычную зубную щётку). Это поможет смыть остатки флюса с чипа. После чего просушите чип сухим воздухом. Повторно проверьте поверхность (Шаг 4).

Если чип будет некоторое время лежать без нанесенных шариков, необходимо убедиться. Что его поверхность очень чистая. Погружение чипа в воду на любой промежуток времени НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ.

Подготовка BGA компонента к монтажу

Инструменты и материалы

• BGA трафарет
• Держатель для трафарета
• Флюс
• Деионизованная вода
• Поддон для очистки
• Щетка для очистки
• Пинцет
• Кислотоупорная щетка
• Печь оплавления или система пайки

• Микроскоп
• Напальчники

Подготовка

• Перед тем, как вы начнете, убедитесь, что фиксатор для трафарета чист
• Выставьте температурный профиль для оборудования, выполняющего оплавление припоя.

Шаг 1 - Вставка трафарета

Разместите трафарет в фиксаторе. Убедитесь, что трафарет плотно зафиксирован. Если трафарет согнут или помят в фиксаторе, процесс восстановления не получится. Помятие, как правило, является следствием загрязнения фиксатора или плохой его регулировки под трафарет.

Шаг 2 - Нанесите флюс на чип

Используйте шприц для нанесения небольшого количества флюса на чип.

Примечание: Перед тем как начать, убедитесь. что поверхность чипа чиста.

Шаг 3 - Распределение флюса по поверхности чипа

Используя кисточку равномерно распределите флюс по стороне контактных площадок BGA чипа. Постарайтесь покрыть каждую контактную площадку тонким слоем флюса.

Убедитесь, что все контактные площадки покрыты флюсом. Старайтесь нанести флюс тонко и равномерно, при толстом слое будет плохой контакт между шариками припоя и контактными площадками.

Шаг 4 - Вставка чипа

Поместите BGA компонент в трафоретный держатель, контактными площадками к вверху.

Шаг 5 - Наложение трафарета

Наложите сферху трафарет, напомним то что трафарет уже в фиксаторе (верхняя крышка трафаретного держателя), и зафиксируйте так чтобы трафарет прилегал к контактным площадкам.

Высыпте нужное количество шариков припоя на трафарет, наклонными движениями трафаретного держателя раскатывайте шарики, после того как шарики встанут на свои места в трафарете уберите излишки кисточкой.

Шаг 6 - Оплавление

Поместите трафарет в горячую конвекционную печь или станцию для реболлинга горячим воздухом или ИК, и запустите цикл оплавления.

В любом случае используемое оборудование должно быть настроено на разработанный для чипа BGA термопрофиль.

Шаг 7 - Охлаждение

Выньте фиксатор из печи или станции для реболлинга и поместите его в проводящий поддон. Оставьте чип охладиться примерно на пару минут, перед тем, как вынуть его из фиксатора.

Шаг 8 - Выемка BGA чипа

После того, как чип охладился, выньте его из фиксатора и поместите его в поддон для очистки, стороной шариковых выводов вверх.

Шаг 9 - Вымачивание

Нанесите деионизованную воду на трафарет BGA и подождите примерно секунд тридцать, прежде чем продолжить.

Шаг 10 - Снятие трафарета

Используя тонкий пинцет снимите трафарет с чипа. Лучше всего начинать с угла, постепенно снимая трафарет. Трафарет должен быть снят за один прием. Если он вдруг не снимается, добавьте еще деионизованной воды и подождите еще 15 - 30 секунд, перед тем, как продолжить.

Шаг 11 - Очистка от фрагментов грязи

Возможно, после снятия трафарета останутся небольшие фрагменты частиц или грязи. Уберите их с помощью иголки или пинцета.

ВНИМАНИЕ:

Кончик пинцета острый, поэтому может поцарапать паяльную маску на чипе, если вы не будете осторожны.

Шаг 12 - Очистка

Сразу после того, как вы сняли трафарет с чипа, очистите его с помощью деионизованной воды. Нанесите небольшое количество деионизованной воды и потрите чип щеточкой.

ВНИМАНИЕ:

Поддерживайте чип, пока чистите его щеткой во избежание механического повреждения.

Шаг 13 - Промывка чипа BGA

Промойте чип деионизованной водой. Это поможет удалить маленькие частицы флюса и грязи, оставшиеся после предыдущих этапов очистки.

Дайте чипу высохнуть на воздухе. Не протирайте его салфетками или тряпочками.

Шаг 14 - Проверка качества нанесения

Используйте микроскоп для проверки чипа на загрязнение, пропущенные шарики или остатки флюса. При необходимости повторной чистки, повторите шаги 11 - 13.

Очистка фиксатора

В течение процесса реболлинга BGA, фиксатор становится все более липким и загрязненным. Необходимо очистить остатки флюса с фиксатора для того, чтобы трафарет сидел в нем правильно. Ниже описанный процесс подходит как для гибких, так и для жестких фиксаторов. Для лучшей очистки неплохо применять ванну с ультра звуковой очисткой

Инструменты и материалы

• Поддон для очистки
• Щеточка
• Стакан
• Деионизованная вода

• Маленькая чашка или баночка

Шаг 1 - Вымачивание

Вымочите фиксатор для трафаретов BGA в теплой деионизованной воде примерно 15 минут.

Шаг 2 - Чистка с деионизованной водой

Выньте фиксатор из воды и потрите его щеткой.

Шаг 3 - Промывка фиксатора

Промойте фиксатор деионизованной водой. Дайте ему высохнуть на воздухе.

Монтаж BGA компонента

После того как мы сделали реболлинг очистили и проверили чип необходимо убедиться в том что контактные площадки на плате очищены от остатков припоя и грязи.

И только после проверки начать монтаж компонента для этого нужно нанести на контактные площадки тонкий слой флюса устоновить чип для дальнейшей пайки (Расположение чипа должно точно совподать с контактными площадками!) Отпустить верхний нагреватель и запустить заданный термопрофиль.

Пример Реболлинга на термовоздушной паяльной станции FINEPLACER core (цена на данную паяльную станцию начинается от 40.000 Евро)

BGA (B all G rid A rray ) - матрица из шариков. То есть это тип микросхем, которые вместо выводов имеют припойные шарики. Этих шариков на микросхеме могут быть тысячи!

В наше время микросхемы BGA применяются в микроэлектронике. Их часто можно увидеть на платах мобильных телефонов, ноутбуков, а также в других миниатюрных и сложных устройствах.

В ремонтах телефонов бывает очень много различных поломок, связанных именно с микросхемами. Эти BGA микросхемы могут отвечать за какие-либо определенные функции в телефоне. Например, одна микросхема может отвечать за питание, другая — за блютуз, третья — за сеть и тд. Иногда, при падении телефона, шарики микросхемы BGA отходят от платы телефона и у нас получается, что цепь разорвана, следовательно — телефон теряет некоторые функции. Для того, чтобы поправить это дело, ремонтники или прогревают микросхему, чтобы припойный шарик расплавился и опять «схватился» с контактной площадкой на плате телефона или полностью демонтируют микросхему и «накатывают» новые шарики с помощью трафарета. Процесс накатывания шаров на микросхему BGA называется реболлинг. На российских просторах этот термин не прижился и у нас это называют просто «перекаткой».

Подопытным кроликом у нас будет плата мобильного телефона.

Для того, чтобы легче было отпаивать «вот эти черные квадратики» на плате, мы воспользуемся или в народе «нижним подогревом». Ставим на нем температуру 200 градусов по Цельсию и идем пить чай. После 5-7 минут приступаем парировать нашего пациента.

Остановимся на BGA микросхеме, которая попроще.

Теперь нам надо подготовить инструменты и химию для пайки. Нам никак не обойтись без трафаретов для различных BGA микросхем. Те, кто серьезно занимается ремонтами телефонов и компьютерной техники, знают, насколько это важная вещь. На фото ниже предоставлен весь набор трафаретов для мастера по ремонту мобильных телефонов.

Трафареты используются для «накатывания» новых шаров на подготовленные BGA микросхемы. Есть универсальные трафареты, то есть под любые BGA микросхемы. А есть также и специализированные трафареты под каждую микросхему. В самом верху на фото мы видим специализированные трафареты. Внизу слева — универсальные. Если правильно подобрать шаг на микросхеме, то можно спокойно накатать шары на любой из них.

Для того, чтобы сделать реболлинг BGA микросхемы, нам нужны также вот такие простые инструменты и расходные материалы:

Здесь всем вам знакомый Flux-off. Подробнее про него и другую химию можно прочесть в статье Химия для электронщика . Flus Plus, паяльная паста Solder Plus (серая масса в шприце с синим колпачком) считается самой лучшей паяльной пастой в отличие от других паст. Шарики с ней получаются как заводские. Цена на такую пасту дорогая, но она того стоит. Ну, и конечно, среди всего прочего барахла есть также ценники (покупайте, чтобы они были очень липкие) и простая зубная щетка. Все эти инструменты нам понадобятся, чтобы сделать реболлинг простой BGA микросхеме.

Для того, чтобы не спалить элементы, расположенные рядом, мы их закроем термоскотчем.

Смазываем обильно микросхему по периметру флюсом FlusPlus

И начинаем прогревать феном по всей площади нашу BGA

Вот здесь и наступает самый ответственный момент при отпаивании такой микросхемы. Старайтесь греть на воздушном потоке чуть меньше среднего значения. Температуру повышайте буквально по пару градусов. Не отпаивается? Добавьте немного жару, и главное НЕ ТОРОПИТЕСЬ! Минута, две, три… не отпаивается… добавляем жару.

Некоторые ремонтники любят трепаться «хахаха, я отпаиваю BGАшку за считанные секунды!». Отпаивают то они отпаивают, но при этом не понимают, какой стресс получает отпаиваемый элемент и печатная плата, не говоря уже о близлежащих элементах. Повторю еще раз, НЕ ТОРОПИТЕСЬ, ТРЕНИРУЙТЕСЬ НА ТРУПАХ. НЕ ТОРОПИТЕСЬ срывать не отпаянную микросхему, это вам выйдет боком, потому как оборвете все пятаки под микросхемой! Пользуйтесь специальными устройствами для поднятия микросхем. Их я находил на Али по этой ссылке.

И вот мы греем феном нашу микросхему

и заодно проверяем ее с помощью экстрактора для микросхем. Про него я писал еще в статье.

Готовая к поднятию микросхема должна «плавать» на расплавленных шариках, ну скажем… как кусочек мяса на холодце. Притрагиваемся легонько к микросхеме. Если она двигается и опять становится на свое место, то аккуратненько ее поднимаем с помощью усиков (на фото выше), Если же у вас такого устройства нет, то можно и пинцетом. Но будьте предельно осторожны! Не прикладывайте силу!

В настоящее время существуют также вакуумные пинцеты для микросхем такого рода. Есть ручные вакуумные пинцеты, принцип действия у которых такой же, как и у Оловоотсоса

а есть также и электрические

У меня был ручной пинцет. Честно говоря, та еще какашка. Закоренелые ремонтники используют электрический вакуумник. Стоит только приблизить такой пинцет к микросхеме BGA, которая уже «плавает» на расплавленных шариках припоя, как он тут же ее подхватывает своей липучкой.

По отзывам, электрический вакуумный пинцет очень удобен, но мне все-таки не довелось его использовать. Короче говоря, если надумаете, то берите электрический.

Но, вернемся все-таки к нашей микросхеме. Крохотным толчком я убеждаюсь, что шарики действительно расплавились, и плавным движением вверх переворачиваю BGA микросхему. Если рядом много элементов, то идеально было бы использовать вакуумный электрический пинцет или пинцет с загнутыми губками.

Ура, мы сделали это! Теперь будем тренироваться запаивать ее обратно:-).

Вот и начинается самый сложный процесс — процесс накатывания шариков и запаивания микросхемы обратно. Если вы не забыли — это называется перекаткой . Для этого мы должны подготовить место на печатной плате. Убрать оттуда весь припой, что там остался. Смазываем все это дело флюсом:

и начинаем убирать оттуда весь припой с помощью старой доброй медной оплетки. Я бы посоветовал марку Goot wick . Эта медная оплетка себя очень хорошо зарекомендовала.

Если расстояние между шариками очень малое, то используют медную оплетку. Если расстояние большое, то некоторые ремонтники не прибегают к медной оплетке, а берут жирную каплю припоя и с помощью этой капельки собирают весь припой с пятачков. Процесс снятия припоя с пятачков BGA — очень тонкий процесс. Лучше всего на градусов 10-15 увеличить температуру жала паяльника. Бывает и такое, что медная оплетка не успевает прогреться и вырывает за собой пятачки. Будьте очень осторожны.

и зашкуриваем с помощью простой зубной щетки, а еще лучше ватной палочкой, смоченной в Flux-Off.

Получилось как то так:

Если присмотреться, то видно, что некоторые пятачки я все таки оборвал (внизу микросхемы черные круги, вместо оловянных) Но! Не стоит расстраиваться, они, как говорится, холостые. То есть они не никак электрически не связаны с платой телефона и делаются просто для надежности крепления микросхемы.

И вот начинается самое интересный и сложный процесс — накатывание шаров на микросхему BGA. Кладем подготовленную микросхему на ценник:

Находим трафарет с таким же шагом шаров и закрепляем с помощью ценника микросхему снизу трафарета. Втираем в отверстия трафарета с помощью пальца паяльную пасту Solder Plus. Должно получиться как-то вот так:

Держим с помощью пинцета одной рукой пинцет, а в другой фен и начинаем жарить на температуре примерно 320 градусов на очень маленьком потоке всю площадь, где мы втирали пасту. У меня не получилось сразу в двух руках держать и фотоаппарат и фен и пинцет, поэтому фотографий получилось маловато.

Снимаем готовую микросхему с трафарета и смазываем чуть флюсом. Далее пригреваем феном до расплавления шаров. Это нам нужно, чтобы шарики ровнёхонько стали на свои места.

Смотрим, что у нас получилось в результате:

Блин, чуточку коряво. Одни шарики чуть больше, другие чуть меньше. Но все равно, это нисколько не помешает при запайке этой микросхемы обратно на плату.

Чуточку смазываем пятаки флюсом и ставим микросхему на родное место. Выравниваем края микросхемы с двух сторон по меткам. На фото ниже только одна метка. Другая метка напротив нее по диагонали.

И на очень маленьком воздушном потоке фена с температурой 350-360 градусов запаиваем нашу микрушку. При правильной запайке она должна сама нормально сесть по меткам, даже если мы чуток перекосили.

Где ключ у BGA микросхемы

Давайте разберем момент, когда мы вдруг забыли, как ставится микросхема. Думаю, у всех ремонтников была такая проблема;-). Рассмотрим нашу микрушку поближе через электронный микроскоп . В красном прямоугольнике мы видим кружок. Это и есть так называемый «ключ» откуда идет счет всех шариковых выводов BGA .

Ну вот, если вы забыли, как стояла микросхема на плате телефона, то ищем схему на телефон (в интернете их пруд пруди), в данном случае Nokia 3110С, и смотрим расположение элементов.

Опаньки! Вот теперь мы узнали, в какую сторону должен быть расположен ключик!

Кому лень покупать паяльную пасту (стоит она очень дорого), то проще будет приобрести готовые шарики и вставлять их в отверстия трафарета BGA.

На Али я их находил целым набором, например .

Заключение

Будущее электроники за BGA микросхемами. Очень большую популярность также набирает технология microBGA, где расстояние между выводами еще меньше! Такие микросхемы перепаивать уже возьмется не каждый). В сфере ремонта будущее за модульным ремонтом. В основном сейчас все сводится к покупке какого-либо отдельного модуля, либо целого устройства. Не зря же смартфоны делают монолитными, где и дисплей и тачскрин уже идут в одной связке. Некоторые микросхемы, да и вообще целые платы заливают компаундом, который ставит на «нет» замену радиоэлементов и микросхем.

В случае выхода из строя материнской платы в персональном компьютере, ремонт возможен каждому пользователю. Для этого достаточно открутить несколько винтов, снять материнку и установить такую же или аналогичную.

Материнские платы обычных компьютеров обычно дешевле, чем у ноутбуков и при серьезной неисправности, рентабельнее бывает просто ее заменить, чем производить сложный компонентный ремонт материнской платы в профессиональном сервисном центре.

В случае ноутбуков доступ к материнской плате не так прост, как на настольном компьютере. Для того, чтобы извлечь ее, нужно полностью разобрать корпус ноутбука, отвинтить множество винтов, в правильном порядке демонтировать части корпуса и другие компоненты.

Цена новых материнских плат для ноутбуков иногда достигает даже 90% от их стоимости на момент покупки, поэтому из чисто экономических соображений лучше произвести ремонт материнской платы ноутбука.

Ремонт материнских плат ноутбука можно разделить на 4 основные категории :

• Замена микросхемы BGA
• Чистка после залития жидкостью
• Ремонт системы питания ноутбука
• Остальные неисправности

Замена микросхемы BGA (перепайка чипа, ремонт северного и южного моста)

Аббревиатура BGA означает Ball Grid Array ("сетчатый массив шариков") и взят от способа монтажа, который состоит из подключения интегральной схемы к материнской плате с помощью сотен крошечных шариков , которые под воздействием температуры плавятся и образуют соединение между печатной платой и чипом. На материнских платах ноутбуков с помощью этой технологии монтируются графические процессоры, северный и южные мосты, гибридные системы, например, такие как PCH (Platform Controller Hub).

Отказ BGA является наиболее распространенной неисправностью материнских плат, возникающих по истечению гарантийного срока. Причиной поломки является повреждение соединения, которое может произойти между ядром микросхемы и печатной платой BGA и / или между печатной платой и материнской платой.

Во втором случае эффективной формой надежного ремонта может быть реболлинг БГА (reballing BGA): демонтаж микросхемы BGA с материнской платы, нанесение новых шариков и монтаж БГА, обратная припайка чипа.

Нужен срочный ремонт материнской платы ноутбука?

Свяжитесь со мной через форму связи или

позвоните по ☎ 8 (965) 438-61-02 - Денис Витальевич

Как производиться "пайка мостов", реболлинг или замена BGA чипа

Шаг 1 - Диагностика ноутбука

Анализируя заявленные неисправности и обстоятельства их возникновения, которые указал пользователь в момент запроса на обслуживание, обозначаются элементы или компоненты, которые могут вызвать такие симптомы. Когда подозрение падает на CPU или оперативную память, замена этих элементов для проверки их исправности, как правило, не является проблемой. Однако, когда вышел из строя чип BGA , такая замена не является возможной.

Диагностику поврежденного BGA можно сделать тремя способами:

• Прогрев BGA чипа горячим воздухом

BGA чип прогревается горячим воздухом определенной температуры. Используется строго определенная температура, чтобы предотвратить повреждение текстолита материнской платы. Эта процедура вызывает расширение микросфер под сердечником и работоспособность чипа временно восстанавливается .

Хотелось бы подчеркнуть, что этот метод используется только, чтобы подтвердить свой диагноз и не может рассматриваться в качестве полноценного ремонта BGA чипов. После охлаждения обычно возвращается неисправност ь системы. Но иногда это может быть через несколько дней или недель, поэтому очень важно иметь уверенность в сервисе, в котором вы собираетесь ремонтировать свой ноутбук.

Очень часто встречаются ситуации, когда недобросовестные сервисные центры просто прогревают видеочип , а заказчику говорят, что полностью перепаяли чип . При этом дают гарантию не больше месяца, а если неисправность повторяется, то просто делают еще один прогрев. А если прогрев не дает результата (довольно частая ситуация), говорят, что нужно менять материнскую плату ноутбука на новую, так как ремонт старой не возможен.

В моей мастерской имеется все необходимое оборудования для перепайки видеочипов , а гарантию я даю от 6 месяцев.

• Диагностика с помощью рентгеновского контроля.

Материнская плата извлекается из ноутбука и вставляется в камеру рентгеновского аппарата . Во время диагностики проверяется правильность соединения каждого шарика в системе.

• Основываясь на опыте

Работая в течение многих лет в области ремонта ноутбуков , и выполняя большое количество заказов на ремонт, я в состоянии заметить так называемые “волны” отказа той же системы BGA в различных марках и моделях ноутбуков. Срок службы или отказов одной и той же модели системы BGA похожи во всех ноутбуках, где они установлены.

Если я делаю большое количество замен конкретной модели северного моста в различных моделях ноутбуков, то я уже знаю на будущее, что даже в еще, казалось бы, работающем ноутбуке мост скоро может выйти из строя.

Шаг 2 - демонтаж BGA

Когда уже известно, какая система BGA повреждена, приступаю к демонтажу BGA чипа из платы. При этом материнская плата устанавливается в инфракрасную паяльную станцию и с помощью программного обеспечения выбирается подходящий термопрофиль. Для мониторинга термопрофиля производится установка одной или нескольких термопар. Данный процесс полностью автоматизирован.

Шаг 3 - Очистка от припоя и флюса

На следующем этапе производиться тщательная чистка от старого припоя и остатков флюса с материнской платы и самого чипа.

Шаг 4 - Подготовка нового BGA чипа

Если делается реболлинг чипа , то к нему крепится трафарет и заполняется шариками. Видеочип с трафаретом нагревается на паяльной станции до оплавления шариков. В случае, если делается замена видеочипа (самый рекомендованный, но и затратный способ ремонта), то обычно шары там уже накатаны .

Шаг 5 - BGA монтаж, припайка чипа к материнской плате

Для BGA монтажа также используется инфракрасная паяльная станция. Выбирается соответствующий профиль пайки для новой компоновки, позиционируется новый чип по отношению к материнской плате и выполняется припайка чипа . Процесс БГА монтажа выполняется автоматически.

Шаг 6 - правильное охлаждение и очистка от флюса

После монтажа системы материнская плата должна в соответствующих условиях потерять тепло , в противном случае напряжения, вызванные быстрой потерей тепла, могут привести к растрескиванию и потери путей соединения на печатной плате. Процесс постепенного охлаждения тоже происходит автоматически на паяльной станции.

По завершении процесса правильного охлаждения станция дает звуковой сигнал. Затем удаляются все следы флюса в непосредственной близости от BGA. После правильного компонентного ремонта материнской платы отсутствуют какие-либо признаки вмешательства.

Шаг 7 - обратная сборка ноутбука после ремонта материнской платы

После ремонта материнской платы ноутбука наносится новая термопаста на чип . При необходимости, вентилятор системы охлаждения ноутбука очищается и смазывается, чтобы максимизировать охлаждение во время работы.

Шаг 8 - Тестирование под нагрузкой и проверка работоспособности ноутбука

Пайка микросхем сегодня – незаменимая процедура, в которой постоянно нуждается современная радиоэлектроника. Радиоэлектронная аппаратура вроде мобильных устройств, телефонов и тому подобного, требует применения радиоэлементов (микросхем) в корпусе типа bga.

Этот корпус дает возможность экономить значительное место на печатной плате путем размещения выводов на нижней поверхности элемента, а также выполнения данных выводов в облике плоских контактов, с покрытием припоя в виде полусферы.

В корпусе подобного рода выполняются полупроводниковые микросхемы. Пайка данного элемента осуществляется посредством нагрева корпуса элемента, и, как правило, подогрева печатной платы, разъемов, с помощью горячего воздуха, а также инфракрасного излучения.

Пайка bga-элементов может сопровождаться некоторыми сложностями, а поэтому в большинстве случаев для осуществления данной процедуры применяется в основном дорогостоящее оборудование.

Однако в пайке bga-микросхем, разъемов, может применяться минимальный простой набор инструментов и материалов. Таким образом, можно использовать следующее оборудование: фен, микроскоп, пинцет, флюс, вата, жидкость для удаления флюса, монтажное шило, предназначенное для коррекции элемента на плате, фольга для тепловой защиты.

Безусловно, данный набор вспомогательных предметов для пайки может отличаться в зависимости от выбора пайщика, дополняться другим инструментами и материалами, к примеру, паяльной станцией.

Пайка дома

В условиях стремительного развития технического прогресса постоянно наблюдается потребность в усовершенствовании сферы радиоэлектроники и смежных областей. Так, в последнее время наблюдается тенденция к увеличению плотности монтажа, вследствие чего появились на свет корпуса типа bga для микросхем.

Таким образом, размещение выводов под корпусом микросхемы дало возможность разместить достаточное количество выводов в незначительном объеме. Многие современные мобильные устройства или просто электронные устройства испытывают острую потребность в данных корпусах. Если у вас имеется компьютер, вам может понадобится соединение разъемов bga и мн. др.

Вместе с тем, пайка и ремонт подобных микросхем становятся более сложными процедурами, поскольку обработка микросхем, компьютерных разъемов, с каждым днем становится требовательной к большей аккуратности пайщика, а также знаниям технологического процесса. Но все-таки пайка может выполняться в домашних условиях и для этого понадобится определенный набор инструментов.

Для работы понадобятся:

• Паяльная станция, в набор которой есть термофен;
• Паяльная паста;
• Трафарет для нанесения на микросхему паяльной пасты;
• Шпатель для нанесения паяльной пасты;
• Флюс;
• Пинцет;
• Оплетка для снятия припоя;
• Изолента.

Порядок выполняемой работы:

1. Организуйте рабочее место, положив набор инструментов в удобном для вас положении. Перед тем, как начать работу с микросхемой, сделайте риски на плате по краю корпуса микросхемы.
2. Температура горячего воздуха, который выдувает фен, должна колебаться в диапазоне 320-350 гр. С. Температура выбирается в зависимости от размера чипа. Желательно, чтобы фен выдувал воздух с минимальной скоростью, поскольку в противном случае с большой вероятностью горячий воздух может попросту сдуть рядом находящиеся мелкие детали. Фен необходимо держать перпендикулярно по отношению к плате. Термофен должен греть на протяжении одной минуты, а воздух направляться не по центру, а больше по краям, охватывая весь периметр. В таком случае существует высокая вероятность перегреть кристалл. Стоит отметить особую чувствительность памяти к температурному перегреву.
3. Далее микросхема поддевается за край, после чего поднимается над платой. Наиболее важно в этот момент – не прилагать особых, чрезмерных усилий: если припой расплавился не полностью, существует вероятность отрыва от дорожки.
4. По окончании отпайки микросхема и плата могут поддаваться работе. Если на данном этапе нанести флюс, после чего прогреть поверхность, вы увидите, как припой образует неровные шарики.
5. Нанести спиртоканифоль (во время пайки на плату использовать спиртоканифоль нежелательно по причине низкого удельного сопротивления), после чего греем.
6. Аналогичная процедура проделывается с микросхемой
7. Следующим этапом нужно очистить платы, а также микросхемы от старого припоя. Стоит отметить, что достаточно хорошие результаты показывает в данном деле пайка паяльником. Но в конкретном случае применяем термофен. Крайне нежелательно повредить паяльную маску, так как потом тиноль будет растекаться по дорожкам.
8. Далее следует накатка новых шаров. Таки образом, вполне возможно применение новых готовых шаров (достаточно трудоемкая процедура). Используем «трафаретную» технологию, позволяющую получить шары быстрее и качественнее. Стоит отметить, что при этом желательно воспользоваться качественной паяльной пастой, так как от паяльной пасты многое зависит в процессе пайки. Понять, что вы пользуетесь качественной паяльной пастой можно путем нагрева небольшого количества материала паяльной смеси: качественная паста образует гладкий шарик, в то время как некачественный продукт распадается на многочисленные мелкие шарики. Интересно знать, что некачественной паяльной пасте не помогает даже температура нагрева 400 гр. С.
9. Затем микросхема закрепляется в трафарете, после чего приступаем к нанесению паяльной пасты, намазывая ее на палец, либо с помощью шпателя.
10. Придерживаем трафарет с пинцетом и расплавляем пасту, при этом температур, которую выдувает фен, должна составлять максимально 300 гр. С. Термофен следует держать перпендикулярно и только перпендикулярно (не забывайте, т. к это важно). Трафарет следует придерживать пинцетом до полного затвердевания припоя.
11. После того как припой остыл, можно приступать к снятию крепежной изоленты, после чего в дело вступает фен, температура нагрева которого составляет 150 гр. С. Таким образом, аккуратно нагреваем трафарет до плавления флюса.
12. Отделяем микросхему от трафарета и можем наблюдать, как вышли ровные и аккуратные шарики. Так, микросхема полностью готова к установке на плату.
13. В том случае, если риски на плате, о которых говорилось в самом начале, не выполнены, позиционирование делится следующим образом: микросхема переворачивается выводами вверх, после чего прикладывается краешком к пятакам; засекаем, в каком месте должны быть края схемы; микросхема устанавливается по рискам на плату, при этом постараться шарами поймать пятаки по максимальной высоте; прогреваем микросхему до расплавления припоя. Флюс должен наноситься в небольшом количестве. Температура воздуха, которую выдувает термофен, должна составлять на данном этапе 320-30 гр. С.

Пайка подобным образом может производиться в домашних условиях. Все что требуется – поочередность и правильность действий.

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.

Оборудование для пайки BGA

Пайка BGA-элементов имеет определенные сложности и зачастую для нее применяется весьма сложное и дорогостоящее оборудования. Данная статья описывает пайку с применением минимума средств. Минимум, который необходим для пайки: фен, пинцет, микроскоп, флюс безотмывочный, жидкость для удаления флюса, вата х/б, шило монтажное (лучше стоматологический зубной зонд) для коррекции элемента на плате, фольга с клеевым слоем для теплозащиты.

Процесс пайки BGA

Случай, когда требуется заменить BGA элемент, является более общим, а потому его и рассмотрим. Первое, что нужно сделать- это оценить, не будут ли повреждены близко расположенные элементы потоком горячего воздуха. Микросхемы, залитые компаундом, элементы, имеющие пластиковые детали (микропереключатели, SIM-ридеры) необходимо закрыть фольгой для сведения к минимуму теплового воздействия. Если есть близкорасположенные микробатарейки, микроаккумуляторы, их лучше всего демонтировать, а затем поставить на место при помощи паяльника. Приняв необходимые меры предосторожности, располагаем плату на столе так, чтобы демонтируемый BGA- элемент легко было поднять пинцетом, когда припой расплавится. Имеется в виду, что для захвата пинцетом должно быть необходимое пространство и пинцет при захвате должен располагаться в руке удобно и естественно, иначе очень высока вероятность сдвинуть соседние элементы, так как припой, закрепляющий их, будет тоже расплавлен. Лучше всего плату надежно закрепить в горизонтальном положении и повернуть ее в горизонтальной плоскости под удобным углом. Затем начинаем греть элемент феном, который держим в левой руке, периодически пытаясь приподнять элемент пинцетом (примерно через каждые 30 секунд). Время нагрева сильно зависит от условий в помещении: температуры воздуха, наличия сквозняков, открытых форточек и т.д. Если элемент приподнялся с одного края, то насильно отдирать его нельзя, а нужно отпустить и еще погреть 15-30 секунд. Прикосновение холодным пинцетом сильно остужает элемент, это тоже нужно иметь в виду. Неплохо во время нагрева держать пинцет рядом со снимаемым элементом, для подогрева пинцета. После снятия элемента дальнейшие операции лучше проводить с еще горячей платой. (Если при прогреве элемент подпрыгнул, в буквальном смысле, то это свидетельствует о расслоении печатной платы в результате заводского дефекта. Такая плата ремонту не подлежит!!!) Когда микросхема снята, необходимо удалить лишний припой с платы. Для этого наносим пастообразный флюс и собираем припой паяльником, периодически удаляя припой с жала. Необходимо учитывать, что большие «горки» припоя затруднят позиционирование нового элемента. А если пятаки(контакты на плате) будут не облужены, то получившийся контакт может быть не надежен. Следует обратить внимание на целостность пятаков. Если отвалились пустые пятаки, то ничего страшного, если отвалился пятак, имеющий контакт, то можно попробовать облудить металлизацию в отверстии и сформировать капельку припоя на месте пятака. Затем удаляем грязь и остатки флюса с платы. Глядя в микроскоп, необходимо проконтролировать результат и исправить недостатки. Недостатки могут быть следующего характера: плохо облуженные пятаки, на пятаках слишком много припоя, замыкания между пятаками, повреждения паяльной маски, поврежденные пятаки, отслоившиеся проводники. Если дефект устранить не удается, то изделие неремонтопригодно. Затем наносим пастообразный флюс. Флюс необходимо наносить на всю поверхность под элементом, даже если контакты расположены только по периметру. Иначе воздух из пустоты в середине при нагреве расширится и значительно сместит элемент. Важно количество флюса. Его должно быть достаточно для смачивания нижней поверхности элемента, но если элемент будет плавать в «луже», то его будет трудно позиционировать. Я предпочитаю флюс, нанесенный на плату, прогреть феном до жидкого состояния, перед помещением BGA-элемента на плату. Так как при пайке он все равно нагреется и элемент может значительно сместиться.

Извлекаем элемент из контейнера и ставим на плату, соблюдая ориентацию «ключа». Точное позиционирование выполняем под микроскопом по маркерам при помощи монтажного шила. При позиционировании следует учитывать шаг между контактами. Не обязательно добиваться идеального расположения, достаточно небольшого соприкосновения между «шарами» припоя на BGA-микросхеме и пятаками на плате. Оценивать точность позиционирования необходимо с учетом шага контактов и их размера.

На Рис.1 приведен пример правильного позиционирования микросхемы на плате, на Рис.3 и Рис.4 приведены примеры неправильного позиционирования элемента на плате. На Рис.3 «шары» припоя одновременно соприкасаются с двумя пятаками, при этом при расплавлении припоя микросхема может встать неправильно, или могут возникнуть замыкания. На Рис.4 шары совсем не соприкасаются с пятаками, при этом сколько бы мы ни грели элемент, его пайка не произойдет. Обычно имеется взаимосвязь между линейными размерами маркера и шагом выводов на элементе. Если имеются сложности с позиционированием, то иногда имеет смысл прогреть примерно установленный элемент феном, для выпаривания флюса. После выпаривания флюс будет вязким и элемент можно установить более точно.

Собственно пайка.

Для пайки необходимо отрегулировать расход воздуха под конкретную форсунку. Элемент не должно сдувать. Если элемент сдувает, то подачу воздуха нужно уменьшить. Температура на индикаторе паяльной станции зачастую не соответствует температуре воздуха, выходящего из форсунки. Нормально, если индикатор будет показывать 500-550 гр.С. Предварительно прогревают элемент, для этого нужно держать фен на расстоянии 2-3 см; через 30-60 секунд приближают фен на расстояние 5-10 мм от поверхности элемента для расплавления припоя. Плавными движениями прогревают поверхность элемента и пространство непосредственно рядом с ним. Примерно через 60-180 сек. элемент заметно осядет и выровняется по маркерам (оседание видно, если смотреть сбоку), что свидетельствует о расплавлении припоя. После оседания элемент следует погреть 10-15 секунд. Большая микросхема может оседать частями, сначала с одной стороны. В этом случае нужно продолжать греть всю поверхность, обращая особое внимание на непропаянную часть. После этого нужно дать остыть плате в течении 15-60 секунд, жидкостью для снятия флюса, снять избытки флюса и просушить плату. Качество пайки можно контролировать по следующим признакам: расположение элемента относительно маркеров; лучше сравнивать с такой же платой или запомнить расположение элемента, маркеры не всегда расположены идеально ровно и может возникать впечатление, что элемент не совсем правильно встал на место, глядя на элемент сбоку, можно оценить, на всех ли контактах образовалось качественное соединение; если рядом с BGA-элементом расположен крупногабаритный элемент, то с одной из сторон пайка может быть затруднена вследствии неудачного распределения воздушных потоков, и элемент с одной из сторон не пропаяется. Глядя при помощи микроскопа на форму капель припоя, можно оценить качество пайки. Обратите внимание. Если при прогреве элемент подпрыгнул, то это свидетельствует о расслоении печатной платы в результате заводского дефекта. Такое изделие ремонту не подлежит. Ничего страшного, если элемент с небольшим количеством выводов встал криво, не на место. Как правило, возможно его аккуратно поднять и припаять правильно без стандартной накатки шаров. При определенном навыке возможно снять и вновь поставить BGA-элемент и с очень большим количеством выводов и очень мелким шагом выводов, без накатки шаров. Некоторые жидкости для снятия флюса могут вызывать сбои при работе телефона. Поэтому плату после промывки необходимо хорошо просушивать в течении 3-4 часов. Примерный паяльный профиль для паяльной станции типа Martin: 240 гр.--80 сек. 320 гр. --110 сек. Повторная пайка снятого BGA-элемента возможна, но она в данной статье не рассматривается, так как применяется весьма редко. Паяльная маска- это изолирующий состав, которым покрывается печатная плата для предотвращения повреждений проводникв и коротких замыканий между проводниками. Маркеры – это метки на печатной плате, показывающие, как правильно должен стоять элемент; зачастую элемент может быть в корпусах разного размера и на одном посадочном месте, в этом случае на плате будет много маркеров. Если видны вспучивания платы под микроскопом, то это свидетельствует о заводском дефекте; такая плата ремонту не подлежит. Как правило, удается оценить подачу воздуха феном, направляя поток на руку, с расстояния 20-30 см, на время 0,5-1 секунду. Данный прием небезопасен и требует определенного опыта.