ПАЙКА BGA ЧИПА ПАКЕТ ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

Вторая часть курсов по ремонту компьютеров и ноутбуков. Как просто менять BGA чипы на плате

Для пайки плат iPhone в основном применяются шарики припоя диаметр 0,2 мм. Обычно поставляются в стеклянной таре, по 10000 шаров в каждой банке.

Состав шариков из припоя:

Схемы для пайки для начинающих

Программное обеспечение которым пользуются мастера Bgacenter:

• Wuxinji,
• JCID,
• Xinjijao,
• ZXWsoft.

У каждого софта есть свои преимущества и недостатки. Основной источник схем для пайки это Wuxinji.

Набор для пайки для начинающих

Необходимый и достаточный набор оборудования и расходных материалов, для выполнения самостоятельных ремонтов материнских плат телефонов, планшетов и ноутбуков.

Термовоздушная паяльная станция

Лабораторный блок питания

Силиконовый жаростойкий коврик

Флюс для пайки Martin
(Германия) не требующий смывки

Оплетка для удаления припоя 1,5 и 2,0 мм

Рубрика: Все про пайку
, Статьи обо всем

BGA — это тип корпуса микросхем. Микросхема припаивается при помощи шариков к плате. Благодаря этому уменьшается площадь платы, и повышается компоновка в целом. Основные неисправности при этом это так называемый отвал микросхемы от платы. Поговорим поподробнее об основных способах накатки, трафаретах и процессе пайки.

Пайка для начинающих

У начинающего мастера по ремонту электроники возникает огромное количество вопросов. Занимаясь паяльными работами, как SMD компонентов так и BGA микросхем, более 8-лет, мастера Bgacenter подготовили для вас исчерпывающий гайд по пайке. Вы также можете освоить пайку для начинающих под руководством специалистов, здесь профессиональная программа по пайке
.

Занятия по пайке для начинающих

После выполнения паяльных работ необходимо убедиться, что пайка bga выполнена качественно. Контроль осуществляется несколькими способами:

4. Подключением к ноутбуку и проверке в 3uTools
   .

Подробно о методиках проверки, читайте в следующем материале. Например при диагностике цепи заряда iPad Air, подключением платы к ЛБП, при исправном TRISTAR потребление тока должно быть не более 0,07 Ампер.

Пайка для начинающего мастера – увлекательный процесс. Самостоятельное освоение которого потребует не только значительных материальных, а и финансовых вложений. Понятно, что опыт приходит с практикой. И чем больше этой самой практики, тем более профессиональным становится мастер по пайке.

Но есть одно но – начинать лучше под руководством опытных мастеров. Которые имея большой бэкграунд, готовы поделиться знаниями и опытом с другими.

Что такое микросхемы BGA

В зависимости от назначения и устройства микросхемы бывают разного размера, что в свою очередь влияет на диаметр и шаг шариков.

Например, мост от материнской платы компьютера и процессор от смартфона отличаются колоссально (еще меньше разве что шарики от процессора к подложке).

Так же BGA микросхемы часто покрывают компаундом в целях охлаждения, защиты от влаги и механического воздействия, однако при этом получается намного сложнее сделать замену такой микросхемы.

Для начинающего мастера по ремонту телефонов хорошим вариантом будет микроскоп СМ0745. Бинокулярный микроскоп с фокусным расстоянием 145 мм (при установке рассеивающей линзы). Назначение системы линз, увеличение фокусного расстояния при сохранении рабочей зоны.

• Плавное увеличение, достигается использованием кремальеры.
• Линзовая система изготовлена из стекла, а не из пластика.
• Возможность укомплектовать голову микроскопа разными столиками и штативами.
• Увеличение до 45Х.    

Микроскоп для пайки плат

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 – полимерная смола (клей), 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.

Выпаивание микросхем/Soldering chips

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.

https://youtube.com/watch?v=P1gPP3Kh3DM%3F

Введение. Что такое BGA чипы

Для начала давайте разберемся что такое BGA. B GA ( Ball grid array)
— это микросхема, которая припаивается на плату с помощью большого массива шариков припоя. Такой метод используется для упрощения конструкции выводов и монтажа на плату, но он сложен тем, что установка таких микросхем требует дополнительного оборудования.

Сам BGA чип напоминает бутерброд, который состоит из нескольких слоёв:

1. Кристалл
2. BGA шарики
3. Подложка из текстолита

С наружной стороны BGA чипа кристалл, он впаян маленькими BGA шариками на подложку из текстолита. С обратной стороны этой подложки выводы для шаров, которые уже впаиваются на плату ноутбука, компьютера или видеокарты.

Кристаллы всегда заливают дополнительным компаундом, чтобы усилить крепость с подложкой, иногда их покрывают чёрным слоем, чтобы их вообще не было видно. Такая конструкция очень крепкая и её можно сломать только деформируя механически.

Популярнее всего в ремонте замена:

• Графического процессора, GPU, видеочипа
• Северного моста
• Южного моста, чипсета, хаба
• Видеопамяти видеокарты
• Центрального процессора, CPU, комбайна, SOC

Самая популярная техника, на которой мы меняем BGA чипы:

• Ноутбуки
• Видеокарты
• Материнские платы ПК
• Моноблоки
• Macbook
• iMac
• Mac PC

Чтобы приступить к реболу, подберите трафарет для чипа. Трафарет — это металлическая заготовка-шаблон с уже высверленными отверстиями, которые дублируют площадки на чипе. В эти отверстия засыпаются шары для ребола. Трафарет для ребола удобный, без него пришлось бы раскладывать на чипе тысячу шариков вручную.

Трафареты бывают разные по качеству, от этого зависит удобство ребола.

Некачественные трафареты сделаны из тонкого металла, сами отверстия могут быть неровно выточены, может не подходить заявленный размер шаров на трафарете. При нагреве он может изгибаться и весь процесс ребола может пойти насмарку. Стоит такой трафарет ~ $2-5.

На Aliexpress
есть набор таких трафаретов для ребола, 144 шт. Больше половины бесполезные, потому что они для чипов, которые уже устарели, но тем не менее, ~ треть трафаретов пригодится. Есть такой же набор для ребола подороже
, но уже с инструментами и шарами. Ещё есть дорогой набор трафаретов на 888 шт
, он гораздо интереснее, потому что трафареты есть и на современные чипы, но и стоит он больше 7 000 рублей. Такой же набор 888 шт
, но с шарами инструментами для ребола. На YouTube есть распаковка
этого набора от канала Terabit Lab.

Качественный трафарет для ребола обычно толще, все отверстия ровные и чётко совпадают с площадками на чипе, при нагреве не гнётся. Стоит такой обычно ~ $10-15. Искать их сложнее, они поштучно встречаются на Aliexpress, и на сайте небольших магазинчиков для ремонта.

Как ни прискорбно, но обычно трафарет некачественный, потому что их больше по ассортименту и легче всего достать, поэтому лучше научиться понимать как его правильно использовать.

Чтобы работать с таким трафаретом, иногда приходится во время ребола надавливать на него пинцетом или чем-то еще, чтобы он не cмог выгибаться и шары не могли слипнуться под ним, а по бокам, где он наоборот выгибается вверх, его нужно поджать самими креплениями станка.

BGA пайка процессора на примере планшета

Планшет загружался через раз. При давлении на процессор проходит экран загрузки, но процент зарядки 0%. Смена аккумулятора и попытки прошить аппарат ни к чему не привели. Так же режим инженера не доступен.

Возле процессора есть много рассыпухи, лучше закрыть ее плотным алюминиевым скотчем, чтобы случайно не сдуть.

Выпайка процессора

Обязательно нужно сфотографировать место пайки, чтобы не было проблем определить в какой стороне находится ключ. Сначала место пайки прогревается 100 — 150 °C на максимальном потоке воздуха. Где-то после минуты постепенно увеличиваем температуру. 200 °C, 250 °C и потолок 310 °C — 320 °C. При температурах от 250 пытаемся аккуратно пинцетом покачивать процессор. Если он стоит на мертво, то ждем еще (или увеличиваем температуру, но не больше 320 °C). Когда процессор от одного прикосновения пинцета пошатывается, то время снимать его. В данном случае все защищено фольгой, то риск задеть рассыпуху минимален, поэтому пинцетом можно откинуть его на плату.

Убираем припой

Лучше не использовать оплетку, дабы избежать повреждения маски. При помощи паяльника и немного припоя на жале (для разбавки припоя с тем, что на плате) легкими и не резкими движениями проходим по площадкам. Естественно перед этим наносим флюс на плату. Та же процедура и с самим процессором. Важно не перегреть его и не сорвать пятак.

Кстати, после выпайки обнаружилось, что на нескольких контактах был отвал процессора от платы. Так как слой меди был на процессоре целый, то удалось заново залудить оторванные контакты с шарами.

Реболлинг процессора

Реболлинг — это перепайка микросхемы. Это не замена старой на новую, по сути обновляются шарики на микросхеме для лучшего контакта с платой.

При помощи паяльной пасты и трафарета наносим новые шарики на процессор.

Температура пайки значительно ниже. 180 °C — 200 °C. Закрепляем процессор на трафарет при помощи все того же алюминиевого скотча.

После трафарета чистим процессор и наносим немного флюса. Затем снова греем его, чтобы шары точнее встали на свои места и лучше расплавились. Чистить после этой процедуры.

Затем, перед установкой, на плату ровным слоем наносим флюс. При помощи лопаток или зубочисток распределяем его равномерно, чтобы все контакты хорошо пропаялись и процессор не поплыл.

Ставим процессор по ключу и позиционируем его края. Так как вокруг много скотча это не составит особого труда. После этого также сначала греем плату на 100 — 150 °C, затем увеличиваем до 200 °C — 230 °C и аккуратно пытаемся пинцетом прикоснуться дабы убедиться, расплавился припой или нет. Если сделать это резко, то придется повторять все заново т.к. шары слипнуться.

После пайки убираем скотч и лучше всего не чистить плату вообще. Под BGA микросхемами очень мало воздуха, и поэтому, когда чистящее средство доберется туда, то полностью его удалить оттуда очень сложно. Конечно, можно попытаться на 100 °C «выпарить» флюс, но если у вас хороший и безотмывочный флюс, то не стоит беспокоиться.

Теперь нужно тщательно проверить все его функции. Камера, звук, микрофон, Wi-Fi, тачскрин.

Готовимся к пайке BGA

BGA паялкой (нашей) пользуйтесь осторожно, так как она разогревается до больших температур. Всегда, при работе с ней, используйте тряпочные перчатки!

Лайфхак
. Надевайте перчатки пупырками наружу, чтобы они не плавились.

Роль ИК-станции для замены BGA чипов

Инфракрасная станция это поддон с керамическими плитками, на которые подаётся напряжение и они греются. И К-станция нужна чтобы равномерно нагревать плату при замене BGA чипа.

Дело в том, что текстолит имеет плохую теплопроводность: тепло быстро рассеивается, слабо удерживается и плохо распределяется. Поэтому мы греем платы с нижней стороны равномерно и по всей площади с помощью ИК-станции. Плитки медленно нагревают воздух, а воздух в свою очередь медленно разогревает плату.

Если паять без нижнего подогрева плату с BGA чипом, причём дуя на него, например, феном, то грелись бы только верхние слои всего BGA бутерброда и температура сверху (на кристалле) была бы намного больше, нежели внизу, где шары и посадочная площадка, а сама плата под чипом вообще была бы холодная.

Такого быть не должно, потому что кристалл не любит высоких температур и может начать деградировать от их воздействия или просто лопнуть.

Даже в случае, если разогреть весь BGA бутерброд и его нижнюю часть до температуры плавления припоя снизу, то всё равно нельзя его припаивать на плату, потому что плата под чипом холоднее и припой просто не сможет хорошо припаяться. Сама конструкция начнёт разваливаться на глазах, чернеть и начнёт взбухать текстолит на подложке (отслаиваться). Такой BGA чип и плату уже не восстановить.

Чтобы избежать такого исхода мы и используем нижний подогрев. Помимо этого, если использовать только локальный подогрев, то в другом месте, где плата холодная, она начнёт выгибаться и посадить чип уже проблематичнее. Это происходит из-за конструкции текстолита.

Текстолит имеет множество слоёв, и в случае, когда в одном месте он разогрет, а в другом нет, то в месте, где «соприкасается» разогретый слой с холодным, он расширяется, но расширяются не все слои как положено, а только некоторые. Из-за этого и выгибает плату. Чтобы всего этого избежать мы используем ИК-паяльную станцию.

Равномерно нагревая всю плату снизу мы можем смело греть сверху BGA чип даже феном, потому что тепло сразу же и сверху, и снизу. В таком случае мы можем рассчитывать, что нам потребуются меньшие температуры для нагревания BGA бутерброда, и в следствии мы не «ужарим» кристалл.

Термовоздушная паяльная станция

Назначение станции Quick 861DE ESD Lead – пайка (демонтаж и монтаж) BGA микросхем и SMD компонентов. Преимущества этой станции:

• три режима памяти СН1, СН2, СН3;
• высокая производительность “по воздуху”, Quick 861DE подойдет для пайки плат и телефонов и ноутбуков;

Что бы можно улучшить в конструкции станции, это регулировка температуры не кнопками, а вращающимися регуляторами, как на Quick 857D (W)+.

Quick 861DE ESD Lead

Что нужно для пайки BGA

Паяльная станция
(фен и паяльник), припой (bga паста или шары), пинцет, изопропиловый спирт (или бензин калоша), оплетка для снятия припоя
, термоскотч и трафареты. Еще понадобится нижний подогрев и инструменты для удаления компаунда с платы (химикаты, острые пинцеты и лезвия).

Какие бывают трафареты

Трафареты бывают очень разные.

Шаг между контактами, диаметры шариков и их уникальное расположение могут потребовать свой уникальный рисунок. Иногда они продаются как отдельно друг от друга, так и в сборке. Например, для iPhone разных моделей продаются прямоугольные трафареты сборники, где есть все необходимые рисунки.

Есть универсальные, у которых нет «рисунка» и ими можно накатывать разные микросхемы.

На фотографии сверху расположен трафарет для процессора iPhone. Он универсален, и отлично подойдет для MTK процессоров.

Универсальные трафареты подходят только в том случае, если шаг и диаметр шариков совпадает и нет хаотичного расположения. То есть, контакты должны быть прямолинейными, но если контакты находятся чуть-чуть не по прямой линии, то тут такие трафареты не особо помогут. Специализированные же имеют рисунок, и ими легче наносить шарики.

Однако не всегда в наличии есть нужный трафарет и его отдельно приходится заказывать. Так же есть и 3D трафареты, которые очень удобно крепятся. Есть как одиночные трафареты, так и на одном листе все сразу.

Еще к трафаретам предъявляются высокие требования качества. Они не должны быть гнутыми, мятыми, иметь большие царапины, резко гнуться от небольшого нагрева. Также имеет значение качество отверстий. Они должны быть строго по рисунку BGA, одинаковых размеров и без перекосов.

Припой

Есть два основных типа припоя для накатки шаров.

Паяльная паста

Паяльная паста
— это тоже самое, что и обычный припой с флюсом
. Только она имеет пастообразную форму.

В этой пасте содержится флюс и микроскопические шарики из припоя.

Преимущества пасты:

• Пасту удобно наносить на трафарет;
• Не требует много места для хранения;
• Можно использовать на любом трафарете;
• Позволяет восстанавливать оторванные контакты на микросхеме и плате

• Шары получаются не одинаковых размеров;
• Паста со временем высыхает (можно, конечно, разбавить с другим флюсом, но у нее уже не будет прежних свойств);
• Шары можно получить только с использованием трафаретов;
• Большой расход для крупно габаритных микросхем.

Из популярных — можно использовать пасту от производителя Mechanic. Самые ходовые и популярные — это XG30 и XG50. Продается в небольших баночках (есть разные размеры) и шприцах.

Температура плавления от 180 ℃. Хранится при температура от 0 ℃ до +10℃. Кстати, шарики в этой пасте начинаются с диаметром от 25 микрон (а в некоторых баночках и от 20). Такой диаметр шариков в домашних условиях трудно сделать, поэтому самодельные пасты уступают заводским.

Готовые шарики

Готовые шарики продаются разных диаметров. Бывают как 0,15 мм, так и 1 мм.

Преимущества готовых шаров:

• Их проще паять, чем паяльную пасту (именно паять, а не наносить);
• Возможность нанесение шаров без трафарета (каждый шарик отдельно припаивается на микросхему);
• Одинаковые размеры шаров, по сравнению с пастой;
• Лишние шарики после накатки можно использовать повторно/

Недостатки готовых шаров:

• Нужно покупать много шариков разных диаметров, поэтому итоговая стоимость будет выше, по сравнению с пастой;
• Неудобное нанесение шариков на трафарет, их нужно перебирать и отсеивать лишнее;
• Требуется дополнительный флюс.

Выбор зависит в целом от потребностей и навыков. Кому-то проще будет с пастой. А при ремонте ПК, пасты будет мало, поэтому шары будут экономичнее. Все зависит от ситуации.

Какой паяльный флюс выбрать для BGA

Лучше всего подойдет пастообразный или гелевый флюс
. Не пытайтесь паять жидкой канифолью или жиром. Канифоль и жир слабо распределяют температуру по шарикам, и еще начинают кипеть при нагреве. А это большой риск, поскольку микросхема может подскочить из-за большого парообразования. И в таком случае шарики слипнуться.

К тому же, спирто-канифоль будет негативно влиять на контакты под микросхемой.

Из бюджетных вариантов подойдет RMA 223 или его высококачественные клоны. Не покупайте дешевые подделки, которые стоят меньше 4$. Они плохо смачивают припой.

Отечественный вариант флюса для BGA — Interflux (интерфлюкс) IF 8300.

Если позволяет бюджет, то можно попробовать Martin HT00.0017.

Нижний подогрев для пайки bga

Для уменьшения времени воздействия на плату высоких температур используется подогревать плат. Рекомендуем моноблочный подогреватель печатных плат СТМ 10-6. Стабильное поддержание заданной температуры на всей площади нагревательного элемента способствует равномерному прогреву всей motherboard (зависит от модели подогревателя). И ещё одно из преимуществ перед другими термостолами, это удобная универсальная система креплений.

Термостол СТМ 10-6

Снимаем компаунд с BGA чипов

Чтобы знать какой температуры плата, периодически проверяйте её пирометром. На 100-110 градусах, если у BGA чипа есть компаунд, подденьте его легонько пинцетом и уберите. Компаунд это клей, на который чип по углам приклеен к плате. Если сильно надавить пинцетом, то плата поцарапается, поэтому убирать надо аккуратно.

Если компаунда нет, то убирать ничего не надо. Иногда бывает, что компаунд не сбоку от BGA чипа, а под ним. Такое бывает у ноутбуков Леново, компаунд чёрного цвета под чипом. В таком случае чип снимается тяжело и просто присоской не снимется, его придётся как бы отдирать от платы пинцетом, когда шары под ним расплавятся. Для этого перепроверьте температуры на плате и на BGA чипе, чтобы быть уверенным, что можно так делать, иначе можно оторвать чип вместе с дорожками от платы и привести плату в нерабочее состояние.

Флюс для пайки bga

В интернете представлено огромное количество производителей флюсов. В Bgacenter применяется профессиональный безотмывочный флюс Martin
. Следует обращать внимание на дату изготовления и срок годности флюса. Преимущества флюс-геля:

• безотмывочный (мы рекомендуем всё равно отмывать)
• удобный дозатор, отсюда высокая точность дозирования во время паяльных работ
• не выделяет неприятных запахов
• обеспечивает хорошее растекание припоя по основному металлу

Паяльник для пайки

PS-900 METCAL – индукционная паяльная система. Мощности паяльника 60 Вт вполне достаточно для работы с многослойными платами современной электроники. Опыт работы инженеров по ремонту телефонов именно с этим паяльником – 4 года. Какие отличительные особенности у PS-900:

• нет необходимости в калибровке,
• большой выбор наконечников,
• надежность станции, расходным материалом является индуктор. При ежедневной интенсивной пайке, замена индуктора в среднем 1 раз в 10 месяцев.

Накатка шаров

При накатке шаров необходимо использовать чистый и ровный трафарет (особенно при пайке пастой).

Пример гнутого и грязного трафарета. Он не подойдет для накатки.

Если вы будете использовать гнутый и не ровный трафарет во время накатки шаров с помощью паяльной пасты, то весь припой слипнется под трафаретом. Это бесполезно.

Сама микросхема очищается от старых шаров, но не под корень, чтобы было легче установить ее на трафарет. Трафарет нужно установить ровно, чтобы все контактные площадки было видно через трафарет, без перекосов.

Пайка небольшой BGA eMMC микросхемы

Чистим микросхему изопропанолом. Ее контакты должны быть ровными. Если есть припой — удалите паяльником
. Микросхему и трафарет во время пайки надо класть только на салфетки или деревянные дощечки. Металлическая поверхность будет впитывать в себя тепло, а деревянная, бумажная или воздушная нет.

Чем крепить микросхему к трафарету

Есть несколько вариантов. Первый — это термоскотч
. Он быстро крепится, не оставляет после себя много клея и не экранирует высокую температуру. Из недостатков — быстро отклеивается и не надежно крепится по сравнению с алюминиевым термоскотчем скотчем.

Алюминиевый скотч надежно крепится к плате, но оставляет после себя много клея и экранирует температуру.

С одной стороны, алюминиевый лучше крепится, с другой быстрее и практичнее использовать обычный термоскотч. Начните учится с алюминиевого, пробуйте разные варианты.

Нанесение пасты

Пасту наносим обычной зубочисткой или лопаткой. Можно использовать ватные палочки, но они впитывают в себя много пасты.

На поверхности трафарета не должны оставаться большие комки припоя, иначе они слипнуться и придется их отпаивать.

Придерживание трафарета

Если во время нагрева трафарет начинает гнуться, и не получается нанести шары, то его нужно придерживать пинцетом.

Давить нужно не сильно, небольшим давлением. Нагреваем трафарет сначала до 100 °C, затем увеличиваем до температуры плавления пасты. Обычно это от 200 до 260 °C. Шарики должны сформироваться постепенно. Если быстро повысите температуру — флюс в паяльной пасте начнет кипеть и припой выпрыгнет с трафарета. Придется начинать все заново

Стекло и тачскрин

Также можно использовать стекло или тачскрин, чтобы придерживать трафарет.

Если перепады температур и давление буду высокими, то стекло может треснуть и лопнуть. Будьте осторожней и внимательны, используйте защитные очки.

Как снять микросхему с трафарета

Нельзя резко снимать микросхему с трафарета, гнуть его или выковыривать. Можно погнуть трафарет или сорвать BGA контакты. Если не получается снять микросхему, посмотрите на сторону отверстий. Припой на лицевой стороне не должен слипнуться с трафаретом. Попробуйте почистить трафарет с микросхемой изопропанолом или бензином Калоша щеткой несколько раз.

Далее, нагрейте микросхему до 120 °C в течении 30 секунд. Микросхему можно снимать пинцетом и только слегка разогнув трафарет, без резких движений.

Видео с примером

На видео используется другая микросхема, и пайка без пинцета.

https://youtube.com/watch?v=kHetiNTwA4I%3F

Перекатываем шары на южном мосте

На этой микросхеме сначала нужно восстановить контакты.

Восстановление контактов

Наносим паяльную пасту тонким слоем и начинаем греть феном с 100 °C, плавно повышая до 200 °C.

И паяльная паста начинает зауживать контакты микро шариками. Почему не паяльником и обычным припоем? Они хуже подойдут для такой работы. Фен равномерно нагревает контакты, и микро шарики не слипаются сразу в большой комок припоя. А остальной припой убираем паяльником.

Один из участков восстановлен.

Таким образом проходим по всем контактам. После восстановления и удаления лишнего припоя чистим контакты изопропанолом и ватой.

Еще один способ крепления

Микросхема большая, поэтому трафарет одиночный. Для одиночных трафаретов есть специальный крепеж. Это каретка с двумя фиксаторами и пружина. Крепится шестигранником.

Фиксируем микросхему в крепеже и ровняем ее согласно шагу трафарета.

Нанесение пасты и пайка

Наносим паяльную пасту равномерно по всей площади.

На контактах микросхемы должно быть достаточно пасты, без дефицита и без перебора.

Круговыми движениями прогреваем трафарет сначала до 100 °C. Плавно повышаем температуру и одного края медленно нагреваем до 200 — 250 °C. Постепенно паста начнет превращаться в припой.

Чистим трафарет изопропанолом, чтобы разбавить флюс. Снова нагреваем трафарет до 100 °C в течении 20 секунд.

При помощи лезвия аккуратно поддеваем трафарет без резких движений со всех сторон и он сам отлипнет от южного моста (микросхемы).

Чистим микросхему от ненужных шариков и флюса. Теперь осталось подравнять шарики. Наносим флюс каплями по всей площади.

Нагреваем микросхему и шарики начинают равномерно распределяться на своих местах. После этого снова чистим микросхему от флюса.

Крепим трафарет к микросхеме и проверяем качество и наличие шариков.

Результат пайки.

Немного о нижнем подогреве

Далее, микросхема припаивается к плате. Такие массивные BGA детали трудно припаять к плате только с помощью фена. Мастера в сервисных центрах используют нижний подогрев. Он помогает разогреть плату. Обычно используются инфракрасные паяльные станции для пайки материнских плат.

Несмотря на то, что мобильные BGA микросхемы можно паять только феном, для уменьшения риска плохой пайки или отрыва контактов, мастера также используют нижний подогрев. Он меньше, чем для материнских плат, но не менее эффективен.

Готовые шары и способ нанесения

Отличается от пасты способом нанесения. Нанесите на микросхему флюс. Он нужен для того, чтобы склеить микросхему и трафарет на время пайки. И затем положите в контейнер трафарет с приклееной микросхемой и насыпьте шарики нужного диаметра. Зубочисткой распределите шарики и удалите лишние.

Пайка аналогична пасте.

Пайка bga микросхем

Как паять платы
? 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.

Процесс пайки BGA 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

Видео по теме

Альтернативная пайка BGA микросхем

Очень интересно видео. Способ накатки шаров паяльником без трафарета.

https://youtube.com/watch?v=ZP_upYsuwmc%3F

Пример пайки ноутбука от YouTube канала CORE

https://youtube.com/watch?v=jtivjHCRjM4%3F

Включаем верхний ИК-подогрев паяльной станции

Идём дальше. Как плата дошла до 160-170 градусов, выкручивайте нижний подогрев в ноль, он нам больше не нужен, и включайте верхний подогрев на 45 попугаев.

Идём дальше. Как плата дошла до 160-170 градусов, выключайте нижний подогрев, он нам больше не нужен. Включайте верхний подогрев тумблером справа.

Как только выключите низ он еще немножко «дойдёт», т.е. если его выключить на 170, то через какое-то время станет 180-190 градусов, и только потом температура начнёт падать. Как только вы включили верх, подождите минутку, чтобы он поднагрелся и тем же временем подошёл низ.

Осторожно, следите как и где лежит верхний подогрев во время разогрева, ибо можно обжечься или спалить что-нибудь. Дальше берите верх в руки за ручку и держите его над чипом с расстоянием 3-4 см от него. Так держите его какое-то время.

Чтобы понять, когда пришёл момент для снятия BGA чипа, во время того, как одной рукой держите верх, другой рукой, держа пинцет, чуть-чуть двигайте рядом стоящие смд.

Как только один из них поддастся, подождите еще секунд пять и потом уже с усилием сдвиньте пинцетом BGA чип. После этого либо пинцетом за край, либо присоской за кристалл снимите чип, но не кладите сразу на стол, ему нужно немного остыть в воздухе.

Чтобы понять, когда пришёл момент для снятия BGA чипа, держа пинцет, чуть-чуть двигайте рядом стоящие смд.

Как только один из них поддастся, подождите еще секунд пять и потом уже с усилием сдвиньте пинцетом BGA чип. После этого либо пинцетом за край, либо присоской за кристалл снимите чип, но не кладите сразу на стол, ему нужно немного остыть в воздухе.

Лайфхак
. Если вы снимаете U-процессоры или другие продолговатые BGA чипы, то кладите их после снятия на такое место на плате, где нет никаких компонентов, чтобы он остывал вместе с платой и его не выгнуло.

Включаем нижний ИК-подогрев паяльной станции

Полдела сделано, идём дальше. Снимите с платы все наклеечки, бумажечки и бэкплейты. Не забудьте
снять батарейку CMOS, иначе она загорится и взорвётся во время пайки.

Поставьте плату стойками на паялку, теперь включите нижний подогрев. Выставьте его на 60 попугаев и поставьте таймер на телефоне где-то 13 минут.

Поставьте плату на паялке так, чтобы специальные подвижные держатели плотно удерживали плату (не обязательно, чтобы держатели проваливались в отверстия). Включите красный тумблер, он включает в общем всю станцию. Включите фонарик, выставьте угол, при котором хорошо будет видно плавление шаров. Далее включите нижний подогрев щёлкнув чёрный левый нижний тумблер и выствьте на таймере 11 минут.

Экспериментально мы знаем, что плата за это время успеет нагреться до 130-150 градусов, в зависимости от массивности. На нашей паялке даже после выключения нижнего подогрева плата догревается ещё на градусов 20, потому что плитки долго остывают.

Время и температура подсчитываются для того, чтобы плату не выгнуло. Температура в месте пайки должна быть не сильно выше, чем температура остальной платы, хорошо, если разница не больше 50 градусов. Температура плавления припоя ~190-220 градусов, соответственно и плата должна быть не меньше 150-170 градусов в момент пайки BGA чипа.

Прошу заметить, что на плате ничего прикрывать не нужно как снизу, так и сверху, главное, чтобы она не соприкасалась со стеклом пластиковыми местами, если этого нет, то не стоит бояться, что с платы что-то потечёт. Все пластиковые разъёмы сделаны из углепластика, так что им высокая температура не страшна, но если есть какие-то компоненты со сплавом розе с нижней стороны, то они могут упасть во время пайки.

Кстати, не бойтесь, что от больших температур попадают все мелкие компоненты с нижней стороны платы. В твёрдом состоянии само собой ничего не упадёт, но если разогреть какое-то место до 220 градусов, то припой там станет жидким, но ничего не упадёт, потому что за счёт сил поверхностного натяжения эти элементы будут будто притягиваться к местам, где они припаяны, но если что-то припаяно плохо, то оно, конечно, отпадёт. Следите за этим.

Ставим стойки для пайки на плату

Перед тем, как выставить на станцию плату, прикрутите её на стоечки, чтобы плата стояла ровно, и чтобы её не перекосило во время процесса замены BGA чипа.

Плата во время нагрева становится более мягкой и гибкой, поэтому тот угол или середина, которая, как бы, висит в воздухе, может при разогреве изогнуться или прогнуться. Для того, чтобы этого избежать, распределите равномерно стоечки по отверстиям платы так, чтобы вы мысленно представили её во время нагрева и определили какие места могут провиснуть.

Лайфхак
. Если на плате в какой-то части нет отверстий под стойки, аккуратно накрутите их на край текстолита.

Тот же фокус работает со слишком большими отверстиями под стойки, в которые они проваливаются. Только стойку после закрепления немного пошевелите, чтобы понимать, что она зажата и при нагреве платы не отвалится.

Пайка от А до Я

Процесс пайки bga микросхем, для удобства разделим на несколько последовательных шагов. Основные из которых:

• подготовка материнской платы к паяльным работам
• выпаивание микросхемы
• подготовка контактной площадки
• удаление компаунда
• reballing микросхемы
• припаивание микросхемы на плату
• проверка качества пайки

Перед выполнением паяльных работ внимательно осмотрите место предстоящей пайки. А именно: какие микросхемы расположены рядом, есть ли среди них те которые покрыты компаундом (размещаем на них теплоотводы), какие чипы находятся с обратной стороны материнской платы. 

Если выпаиваете микросхемы, а с другой стороны находится CPU или BB_RF; старайтесь немного натягивать микросхему и не давать припою полностью расплавится под чипом. Это так называемая холодная пайка, позволяет не угревать микросхемы расположенные на обратной стороне. В этом случае рискуем оторвать контактные площадки, но их потом можно восстановить. К тому же чаще отрываются пустышки – неиспользуемые контакты.

Важно учитывать температуру окружающей среды. То есть зимой если в помещении прохладно или есть сквозняки, температуру необходимо поднимать немного выше на 20-30 градусов Цельсия.

Выпаивание bga микросхемы

После проведения визуального осмотра необходимо определиться с направлением потока горячего воздуха. Общее правило – направление фена от микросхем на компаунде.
Затем устанавливаем теплоотводы микросхемы с компаундом.
Пинцетом «примериться» к микросхеме. Как будет захватываться, с какой стороны заводиться лопатка (чипы на компаунде снимаем лопаткой). При необходимости снять часть обвязки, затем до припаивания U, обвязку восстановить.

Выставить температуру на фене 320 – 340
градусов Цельсия. Расход воздуха – индивидуальная величина для каждой термовоздушной паяльной станции.

Направить фен на плату, на 5-7 сек, (предварительно прогреть плату) поднять температуру места пайки. Для исключения тепловых деформаций motherboard. И для равномерности прогрева. Флюс растекается и равномерно распределяется по необходимому участку.

Поток воздуха. Это индивидуально. Много зависит от того насколько близко Вы паяете от элемента. Я паяю близко к элементу, почти вплотную. И на большом потоке. За счет этого уменьшается время воздействия горячего воздуха на плату. Поток необходимо подбирать индивидуально. Существует два критерия:

• отпаянные микросхемы и компоненты (обвязка) чтобы не сдувало с платы, 
• не перегревать плату, это значит исключить продолжительное по времени воздействие высокой температуры. Почему это может быть критично для платы? Либо угреваются рядом стоящие микросхемы на компаунде, либо микросхемы установленные на другой стороне платы, особенно припаянные на легкосплавную пасту могут самопроизвольно отпаяться, в случае ранее выполнявшихся ремонтов.
  Это еще один очень важный момент, если плата к вам попала уже паяная, а это можно определить при внешнем осмотре; микросхемы могут быть припаяны на bga пасту с низкой температурой плавления. Поэтому перед выполнением работ по пайке, обязательно визуальный осмотр и согласование рисков с клиентом.

Нанести флюс по периметру микросхемы, так как плата горячая, он сразу растекается и затечет под микросхему. Флюс необходим для равномерного распределения температуры.
Фен заводить как можно вертикально. И начинаем прогревать микросхему, постоянно делая круговые движения, для равномерного нагрева.

Момент снятия микросхемы. Можно ориентироваться по времени (раньше, лет 7 назад я про себя отсчитывал секунды) или по рядом стоящему конденсатору. Если конденсатор свободно перемещается, ещё 5 секунд грею, затем небольшое смещение по горизонтали в сторону, и затем поднимаю. Если сразу поднимать вертикально вверх, возможен отрыв пятаков.

е допускать продолжительности нагрева больше 20 секунд. Некоторые bga микросхемы имеют стеклянный корпус и в
ажно не повредить его. Если при пайке появляется хотя бы небольшой скол или царапины на корпусе чипа, микросхему меняю, используя донорскую плату.

Подготовка контактных площадок

Паяльником с тонким наконечником нанести сплав Розе на каждый вывод на контактной площадке. Это необходимо для понижения температуры заводского бес свинцового припоя.
Если опасаетесь оторвать контакты (или когда мало опыта) при работе с паяльником, можно залудить оплетку сплавом Розе и уже оплеткой залуживать контакты на контактной площадке. При этом особое внимание на обвязку, очень легко и незаметно можно “убрать” радиокомпоненты и потом необходимо будет восстанавливать, перед установкой микросхемы.

На оплетку нанести флюс и не надавливая на плату (положил паяльник и потянул за оплетку) собрать остатки припоя с контактной площадки.

Ватной палочкой или зубной щеткой смоченной в техническом бензине БР-2 (или спирте) отмыть контактную площадку от остатков флюса. Перед отмывкой понизить температуру платы. Как я понимаю, когда уже можно мыть бензином? Палец положил на плату, и если палец терпит, то можно и бензином, для исключения повреждения платы.

Выставить на фене температуру 240 – 250
градусов Цельсия. Специальной лопаткой или пинцетом убрать остатки компаунда с контактной площадки, из-под микросхемы и обязательно очистить периметр. Часто вокруг микросхем установлены компоненты очень маленьких размеров и залиты компаундом. Поэтому особое внимание при чистке компаунда на то чтобы не оторвать обвязку вместе с клеем. Для этого рекомендуется достаточное время прогревать плату, для размягчения клея. Снимать компаунд рекомендуется послойно, а не сразу на всю глубину. Отмыть место пайки.

При выполнении ремонта, в режиме диодной прозвонки измерить падение напряжения на каждом контакте. Обязательно даём плате остыть и только после этого выполняем замеры. Горячие конденсаторы могут показывать короткое замыкание, а когда их температура понизиться, КЗ не покажут.

Расположить микросхему на специальном коврике, сверху на котором разместить салфетку или кусок джинсовой ткани.

Для восстановления шариковых выводов на микросхеме, необходимо удалить существующий припой. Паяльником залудить сплавом Розе все выводы на микросхеме (для больших микросхем NAND Flash или Wi-Fi, чипы малых размеров можно не залуживать Розе, а сразу собирать припой медной оплеткой). Будьте аккуратны со стеклянными корпусами, пины легко повреждаются и затем не залуживаются.

Нанести флюс на микросхему и оплеткой с паяльником собрать припой перемешанный с Roze. При необходимости удалить остатки компаунда с поверхности чипа. Отмыть микросхему ватной палочкой или зубной щеткой.
 

Подобрать трафарет. Предварительно под микроскопом оценить состояние трафарета (качество просечки, загрязненность пастой или флюсом), при необходимости отмыть трафарет бензином или заменить. Совместить трафарет с микросхемой и прижать пинцетом. Лопаткой нанести немного пасты на трафарет и затереть bga пасту в отверстия. Излишки пасты убрать лопаткой и ватной палочкой.

С этого момента и при последующей накатке не допускать горизонтальных и вертикальных смещений накатываемой микросхемы относительно трафарета.

Температуру на фене понизить примерно до 250 – 270
градусов Цельсия. Поток воздуха также можно уменьшить по сравнению с потоком при демонтаже. Направить фен на трафарет и прогревать по периметру, выполняя круговые движения. В
ыпарить флюс из пасты и окончательно сформировать выводы на чипе.

Стоматологическим зондом или пинцетом вытолкнуть микросхему из трафарета (толкнув в угловые контакты). Это необходимо выполнять, пока микросхема не остыла, иначе она застрянет в трафарете.

Дополнительно еще раз прогреть феном вновь сформированные контакты, для окончательного формирования шаров.

Припаивание микросхемы на плату

Если при подъеме микросхемы сместили обвязку, сначала восстановить обвязку, только потом работаем с микросхемой.
На фене выставить Т = 280 – 320
градусов Цельсия (в зависимости от используемой пасты) и уменьшить поток воздуха, по сравнению с потоком при выпаивании.

Нанести флюс небольшое количество на контактную площадку. если флюса будет много, микросхема будет плавать в нем.

Выставить микросхему по зазорам и по ключу:

• точка или другой знак на корпусе  микросхемы
• контакт А1, смотреть в ZXW или Wuxinji

Направить поток горячего воздуха на припаиваемую микросхему. Если микросхему сдувает с платы, заводите фен сверху. В этом случае воздухом микросхему придавит и она не будет смещаться. А ещё может сдувать микросхему, потому-что мастер забыл добавить флюс .
Ни в коем случае нельзя надавливать на микросхему сверху.

Как понять что микросхема припаялась:

• Когда прекращаются пульсации флюса выходящего из под припаиваемой микросхемы
• Зондом или пинцетом толкнуть микросхему горизонтально, для того чтобы убедиться что микросхема припаялась. За счет поверхностного натяжения припоя микросхема переместиться обратно. Я всегда толкаю, за много лет выработалась такая привычка. Даже центральный процессор, когда “перекидку” делаю тоже толкаю, для уверенности.

Отмыть флюс с материнской платы.

Проверка качества пайки

Перед проверкой понизить температуру платы. Нельзя подключать к ЛБП и подавать питание на горячую плату сразу после пайки. Так как существуют линии, чаще всего это основные питающие линии процессора и оперативной памяти,у которых низкое сопротивление. И при подаче напряжения на горячую плату – ЛБП может регистрировать КЗ.
Подключить плату к лабораторнику и подать напряжение, начиная с 0 вольт плавно довести до рабочего 3,8 Вольт. Если пайка выполнена качественно, то потребления тока на блоке не покажет.

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 290 – 340 градусов Цельсия.

1. Специальным ножом очистить компаунд.
2. Медной оплеткой 1 или 2 мм (зависит от геометрических размеров чипа) удалить остатки припоя.
3. 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 присоединенной к трафарету, шары не фиксируются в отверстиях трафарета; это значит нанесено не достаточное количество флюса на микросхему.
4. Если работаем с пастой, обязательно после того как убрали трафарет, термовоздушной станцией прогреть микросхему, для формирования контактов правильной формы. Дополнительно для этих целей может использоваться мелкозернистая наждачная бумага, Р500 ГОСТ Р 52381-2005. 
5. Спиртом и зубной щеткой очистить микросхему.
6. Припаять чип на контактную площадку, установив его по ключу и зазорам.
7. 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.

Пайка bga/BGA soldering

Как восстановить дорожки на плате под BGA чипом

Токопроводящие дорожки могут повредиться даже при правильном снятии BGA чипа. Это может быть из-за того, что ноутбук роняли или коррозия подъела контакты. Чтобы всё работало корректно, восстановите оторванный пин вместе с дорожкой. Для этого используйте тонкую проволоку, тонкий пинцет, тонкое жало для паяльника и ультрафиолетовую маску для изоляции.

Метод восстановления токопроводящей дорожки простой:

1. Смотрите, где оторвался пин, ищите оставшуюся от него дорожку
2. Зачистите оставшуюся дорожку
3. Под микроскопом припаяйте к ней проволочку (желательно её перед этом залудить для удобства)
4. Старайтесь хвост проволочки вести к месту, где и оторвался пин, куда припаивается шарик припоя

Сделайте в конце подобие спиральки, чтобы исключить сомнения, что точно припаяется. Ведите проволоку так, чтобы она не задела какой-нибудь другой контакт и не замкнулась с чем-то, для этого изогните её. Обычно мы ведём её просто по старому месту дорожки.

В конце нанесите тонкий слой УФ-лака и поставьте под ултрафиолетовую лампу, чтобы лак застыл. У Ф-лаком покрывайте даже когда просто повреждена маска текстолита и ничего не оторвано.

Некоторые пины смежные и из-за поврежденной дорожки из двух пинов может образоваться один большой. Шариковый припой может распределиться неправильно и вообще отойти от подложки. В таком случае контакта не будет, потому что весь припой перейдёт на плату.

Вообще, когда дорожки не изолированы, припой может просто не туда припаяться и банально замкнуть дорожки, так что изолируйте УФ-лаком в любом случае. Всё, дорожка восстановлена и контакты изолированы!

Подготавливаем и впаиваем новый BGA чип на плату

После того, как сняли BGA чип, снимите припой с площадок где он стоял для того, чтобы поставить туда новый. Для этого включите паяльник и подготовьте оплётку для снятия припоя.

Сначала нанесите немного флюса на площадку и возьмите на разогретое жало паяльника немного свинцового припоя, чтобы смешать его с бессвинцовым. Потом проведите паяльником по площадке, тем самым снимая большую часть припоя с неё. Во время этого следите за тем, чтобы не снести близлежащие смд.

Когда сняли большую часть припоя не забудьте очистить жало. Дальше используйте оплётку:

1. Положите медную оплётку на залуженную площадку
2. Поставьте на оплётку жало паяльника (чем больше площадь жала, тем лучше)
3. После этого медленно и аккуратно водите жалом вместе с оплёткой по площадке
4. Снимите остатки припоя с площадки, меняя оплётку на новую при необходимости

Следите так, чтобы по всей поверхности не осталось бугорков припоя, иначе BGA чип будет елозить и не встанет ровно, но не идеализируйте, совершенно одинаково чисто все пятаки не будут выглядеть. Всё, осталось только выключить верхний подогрев, остудить плату и снять остатки флюса с площадки.

Дальше подготовьте чип для посадки:

1. Намажьте тонкий слой флюса на посадочную площадку на плате
2. Поставьте на неё BGA чип, чтобы ключ-треугольник на чипе совпадал с таким ключом на площадке
3. Выровняйте BGA чип в соответствии с рисками на площадке. Лайфхак
   . Смотрите на чип строго сверху, а не сбоку, тогда сможете поставить его идеально ровно
4. Включите опять нижний подогрев на 13 минут (с условием, что подогрев полностью остыл)

Когда плата нагрелась до 150-170 в месте посадки, выключите низ, включите верх, ждите минутку, поднесите верхний нагреватель к BGA чипу и следите глазами как чип садится. Лучше всего это наблюдать светя на него светильником, лучше зафиксировать его где-то рядом.

Когда визуально определите, что шарики стали блестеть и чип немного поприсел, подождите еще секунд пять. Теперь другой рукой аккуратно возьмите пинцет и легонечко пошатайте чип с углов. Это делается для того, чтобы убедиться, что чип сел ровно и припаялся. Понажимайте немножко на чип по всей поверхности, только очень легонько, потому что есть вероятность неосторожно выдавить шары из-под чипа.

Всё, когда убедитесь, что BGA чип сел, отложите все инструменты и выключите все приборы. Чип посажен, поздравляю! Как отреболлить чип с донора читайте в следующей статье
.