Реболінг і монтаж BGA
Сучасні BGA-мікросхеми — це головний біль для будь-якого інженера, який займається ремонтом сучасної техніки. З кожним роком вони все більше витісняють «з плати» елементи в корпусах QFP, TQFP та ін. А все тому, що на даний момент BGA корпус найбільш досконалий і виграє у інших по ряду параметрів:
- щільність монтажу;
- теплопровідність;
- завадостійкість.
Але, при всіх своїх перевагах, у BGA-мікросхем є один істотний недолік — складність ремонту у випадку браку. А брак, пов'язаний з особливостями BGA, зараз зустрічається дуже часто, і в першу чергу це стосується мобільних телефонів і ноутбуків.
Внаслідок механічного або термічного пошкодження (наприклад, через постійне натискання в місці, де розміщена BGA-мікросхема, або перегріву мікросхеми під час роботи) може пропасти контакт між чіпом і платою. Очевидно, що для відновлення працездатності потрібно цей контакт відновити.
Існують два способи відновлення:
- прогрівання чіпа;
- реболінг чіпа.
Реболінг
Жоден серйозний сервісний центр не запропонує варіант з прогріванням. По-перше, ніхто не зможе дати гарантію на такий ремонт, і, по-друге, такий ремонт далеко не завжди дає позитивний результат.
Тому, єдиним рекомендованим способом відновлення контактних виводів є реболінг.
Реболінг — це повторне нанесення (відновлення) всіх контактів на BGA-чіп, що передбачає попередній демонтаж мікросхеми з плати за допомогою відповідної паяльної станції. У тому випадку, якщо чіп не пошкоджений, його можуть використовувати надалі. Якщо ж чіп не придатний, нанесення кулькових виводів роблять для нового - справного.
Запорукою успішного реболінга є два чинники:
- майстерність інженера;
- обладнання та витратні матеріали, які він використовує.
На жаль, з вибором інженера, в цій статті ми допомогти не зможемо. А ось підібрати обладнання і витратні матеріали для виконання даної операції - спробуємо.
Отже, для реболінга нам знадобляться:
- Відповідна паяльна станція.
- Набір трафаретів і трафаретний столик.
- BGA-кульки або BGA-паста.
- Флюс для BGA.
- Клейка фольга та термоскотч.
Паяльна станція для BGA-реболінгу
Про вибір конкретної моделі ми розповімо в інших публікаціях, а в цій статті давайте визначимось з типом паяльної станції.
Для успішного реболінгу і монтажу BGA-мікросхеми невеликого розміру, наприклад мобільного телефона, достатньо термоповітряної паяльної станції на зразок Accta 301. Термоповітряну станцію зручно використовувати разом з переднагрівачем плат, наприклад, AOYUE Int 853A+.
Якщо ж планується відновлення материнської плати ноутбука, з великою площею текстоліту і великими BGA-чіпами, то, в такому випадку не обійтися без ремонтного комплексу з нижнім і верхнім нагрівачем типу Jovy Systems RE-8500. Більш докладно про вибір паяльної станції можна прочитати у відповідній статті.
Набір трафаретів і трафаретний столик для реболінгу
Нанесення BGA-кульок на контактні поверхні без використання трафарету — складна ювелірна робота, яка може зайняти кілька годин. Для спрощення і прискорення даного процесу були створені трафарети-матриці. Трафарет являє собою металеву пластину з отворами. Розмір отворів відповідає діаметру кульок, що наносяться на контактні поверхні (параметр «діаметр»). Відстань між отворами трафарету відповідає відстані між контактними поверхнями мікросхеми (параметр «крок»).
Трафарети бувають універсальні і спеціалізовані.
Універсальний трафарет — це квадратна матриця з отворами однакового діаметру. Його можна використовувати для реболінгу будь-якого чіпа з такими ж, як у трафарету, значеннями кроку і діаметру.
Спеціалізований трафарет — крім відповідності за «кроком» і «діаметром» також повністю відповідає малюнку нанесених кульок на мікросхему. Користуватися спеціалізованими трафаретами набагато зручніше. Але, як правило, їх купують у разі частого реболінга відповідного чіпа. Тому універсальні трафарети набули більшого поширення і входять фактично в будь-який набір для реболінгу.
За способом виготовлення трафарети діляться на лазерні (лазерна різка) і хімічно протравлені. Отвори в лазерних виконані більш точно, але і вартість їх, відповідно, вища.
Найголовніший параметр при виборі трафарету — це його стійкість до деформації при нагріванні. На відміну від термостійких трафаретів, які крім кульок при реболінгу також дозволяють використовувати і BGA-пасту, більшість матриць для комп'ютерних чіпів не термостійкі. Їх можна використовувати тільки для нанесення кульок, а безпосередньо під час прогріву їх потрібно знімати з чіпа.
Прикладом не термостійких трафаретів може служити популярний набір ACHI LP-56.
А цей набір належить до термостійких.
BGA-кульки чи BGA-паста для реболінгу
Як вже було зазначено вище, в якості припою для реболінга можна використовувати BGA-кульки або BGA-пасту. При цьому алгоритм відновлення виводів істотно відрізняється.
Технологічно використання BGA-пасти істотно спрощує процес, але від цього страждає якість. Контактні поверхні при такому реболінгу неоднорідні і можуть істотно відрізняться за розміром. Тому, даний метод найбільш актуальний для ремонту мобільних телефонів, де розмір чіпів невеликий.
У разі реболінгу материнської плати, як правило, використовують BGA-кульки.
Як BGA-кульки, так і BGA-паста можуть бути свинцевими і безсвинцевими. Використання безсвинцевих витратних матеріалів виправдано тільки в умовах авторизованого сервісного центру.
Флюс для BGA-реболінгу
Одним з ключових чинників для проведення успішного реболінгу є правильно підібраний флюс. Саме від його властивостей залежить те, як кульки «приклеяться» до чіпу до прогрівання, чи буде він закипати і пінитися під час прогріву, і чи потрібно буде його змивати після монтажу чіпа на плату.
Тому флюс для BGA — це найбільш якісний і дорогий тип флюсу. Використання інших флюсів — вкрай небажано і може привести до негативних результатів при відновленні.
Клейка фольга та термоскотч для реболінгу
Клейка фольга — відмінний ізолятор від небажаного нагрівання. З її допомогою можна запобігти випаюванню компонентів, які знаходяться біля демонтованого чіпа.
У термоскотча трохи інші цілі: його можна використовувати для фіксації термопари в зоні паяння, а також наносити на поверхню кристала мікросхеми при паянні інфрачервоною паяльною станцією для кращої теплопередачі. Також термоскотч часто використовують для поєднання BGA-трафарету і BGA-чіпа при реболінгу без трафаретного столу.
Так виглядає основний набір обладнання та витратних матеріалів необхідних при реболінгу. Цей список може змінюватися в залежності від особистих уподобань інженера, але для гарантовано успішного відновлення рекомендуємо прислухатися до наших порад.
