Príklady hotových šablón
Obr.1 Príklady hotových šablón na reštaurovanie loptičiek BGA
Obr.2 Renovované gule BGA kolíkyčip
Požadované vybavenie
- Sušenie (odporúčané na sušenie komponentov);
- Teplovzdušný spájkovací systém, konvekčná pec alebo teplovzdušná dopravná rúra;
- Namáčací pohár (odporúčaný na čistenie šablón);
- Spájkovačka (alebo iný nástroj na odstraňovanie guľôčok BGA);
- Staticky chránené pracovisko;
- Mikroskop (odporúčaný na kontrolu);
- Diionizovaná voda;
- Končeky prstov.
Úvod
Bezpečnostné metódy
Vetranie:
Výpary z taviva počas spájkovania a odspájkovania môžu byť škodlivé. Použite všeobecný alebo lokálny výfuk, aby ste splnili normy maximálnej povolenej koncentrácie škodlivé látky na pracovisku. Prípustné maximálne koncentračné limity nájdete v technickom liste (MSDS) spájkovacích materiálov.
Osobné ochranné prostriedky:
Chemikálie používané v procese prebalovania môžu spôsobiť poškodenie oblastí pokožky. Pri vykonávaní činností čistenia, spájkovania alebo odspájkovania používajte vhodné bezpečnostné vybavenie
Riziká olova:
Skupina USEPA Carcinogen Assessment Group klasifikuje olovo a jeho zliatiny ako teratogény a jeho zložky ako karcinogény triedy B-2.
Pri práci s komponentmi citlivými na statickú elektrinu sa uistite, že vaša pracovná oblasť je bez statickej elektriny, a to pomocou nasledujúcich pokynov:
- Končeky prstov;
- Vodivá pracovná podložka alebo poťah na stôl;
- Uzemnené náramky na päte alebo zápästí.
Citlivosť komponentov
Citlivosť na vlhkosť
Plastové obaly BGA absorbujú vlhkosť. Výrobca čipu označuje úroveň citlivosti komponentu na každom obale. Každá úroveň náchylnosti má časový limit pre vonkajší vplyv, ktorý je s ňou spojený. Norma JEDEC odráža časový limit pre vonkajšie vystavenie pri štandardnom atmosférickom tlaku, 30 stupňoch C a 60 % relatívnej vlhkosti. Naše pokyny poskytujú aj tabuľku úrovní vlhkosti (pozri informácie nižšie).
Náchylnosť na statický náboj
Postupnosť odstránenia, prebalenia a preinštalovania komponentu na PCB vytvára viacero šancí na poškodenie komponentu statickou elektrinou. Pokúste sa použiť vhodné ochranné prostriedky
Ak sa prekročí povolená doba pôsobenia, norma JEDEC vyžaduje vysušenie komponentu. Štandardná doba schnutia je 24 hodín pri 125 stupňoch C. Po vysušení je potrebné komponent vložiť do vrecka s látkou pohlcujúcou vlhkosť, ktorá zabráni opätovnému vniknutiu vlhkosti. Toto sušenie pripraví súčiastku na proces spájkovania.
Citlivosť na teplotu
Komponenty BGA sú citlivé na zmeny teploty v nasledujúcich prípadoch:
- Rýchle zmeny teploty povedú k tepelnému šoku v dôsledku nerovnomerného rozloženia vnútorných teplôt v samotnom čipe. Rýchle zahriatie len jednej strany BGA čipu môže spôsobiť tepelný šok substrátu čipu.
- Zvýšená teplota: Plastové BGA čipy sú najviac podobné dosky plošných spojov. Ich substráty pozostávajú z tvrdené sklo a typicky majú Tg (teplota skleného prechodu) približne 230 stupňov C. Nad teplotou skleného prechodu sa koeficient tepelnej rozťažnosti začína zvyšovať, čo nepriaznivo ovplyvňuje vnútorné teplotné šoky. Je veľmi dôležité udržiavať substrát čipu pod touto teplotou.
- Nerovnomerné zahrievanie teploty: Odporúča sa použiť radšej konvekčnú rúru ako spájkovací systém typu pištole. Na efektívne spájkovanie komponentov je potrebná pec, ktorá zabezpečuje rovnomerné zahrievanie komponentov horúci vzduch pri nízkej rýchlosti môže znížiť pravdepodobnosť tepelného šoku v dôsledku nerovnomerného zahrievania súčiastky. Vrstva guľôčkových vodičov pomáha izolovať kontaktné podložky substrátu od vzduchu. Čas "namáčania" v rúre poskytuje čas na rovnomerné navlhčenie všetkých podložiek spájkou. Po dokončení procesu pretavenia teplotného profilu majú guľôčkové vodiče svetlohnedú farbu. Vysoké teploty fúkania môžu spôsobiť, že svorky budú tmavohnedé alebo dokonca čierne.
- Odporúča sa, aby BGA komponenty nikdy neprekročili 220 stupňov C.
Náchylnosť na šok
Vnútorné otrasy vznikajú v dôsledku teplotných gradientov a napätí v štruktúre čipu. Tepelné šoky sú zreteľnejšie počas procesu prebalovania, aj keď sú prítomné oba typy šokov. Aby ste minimalizovali riziko teplotného šoku, pozorne sledujte teplotný cyklus procesu. Rovnomernosť zahrievania je rozhodujúca pre minimalizáciu otrasov čipu.
Proces odstraňovania guľových vodičov (deballovanie)
Existuje mnoho nástrojov, ktoré vám umožňujú odstrániť zvyšky spájky z BGA komponentu. Patria sem teplovzdušné vákuové nástroje, hrotové spájkovačky a najvýhodnejšie nízkoteplotné vlnové spájkovacie jednotky (220 stupňov C.) Ktorýkoľvek z týchto nástrojov, ak správne použitie umožňuje prebalenie.
Keďže spájkovačky s dobrou reguláciou teploty pri spájkovaní nie sú v dnešnej dobe také zriedkavé a sú relatívne lacné, popíšeme si proces odguľovania pomocou spájkovačky s hrotom. Zostaňte si istí počas celého procesu odbaľovania, pretože... obsahuje mnoho mechanických a tepelných napätí, ktoré sú potenciálne škodlivé pre čip.
Nástroje a materiály
- Flux;
- spájkovačka;
- Izopropylové obrúsky (izopropylalkohol);
- Vodivá podložka.
- mikroskop;
- Odsávací kryt na uľahčenie odvádzania výparov vznikajúcich počas procesu odspájkovania;
- Ochranné okuliare;
- Nožnice.
Príprava
- Predhrejte spájkovačku.
- Noste chrániče prstov.
- Predbežne skontrolujte každý čip na kontamináciu, chýbajúce podložky a spájkovateľnosť.
- Noste ochranné okuliare.
Poznámka: Pred odbalením sa odporúča komponent vysušiť, aby sa odstránila vlhkosť.
 | Krok 1 - Naneste Flux na čip Umiestnite čip na vodivú podložku, podložkou nahor. Príliš malý tok sťaží proces odbalenia. |
Obr.3 Poškriabané plôšky BGA čipu | Krok 2 - Odstránenie loptičiek Pomocou odspájkovacieho drôtu a spájkovačky odstráňte guľôčky spájky z podložiek čipu. Umiestnite oplet na vrch tavidla a potom ho zhora zohrejte spájkovačkou. Pred posunutím opletu po povrchu čipu počkajte, kým sa spájkovačka nezahreje a roztaví guľôčky spájky. POZOR: Netlačte na čip spájkovačkou. Nadmerný tlak môže poškodiť čip alebo poškriabať kontaktné plôšky (pozri obr. 3). Najlepšie výsledky dosiahnete, ak čip očistíte čistým kúskom vrkoča. Na podložkách by malo zostať malé množstvo spájky, aby sa uľahčilo prebalenie. |
 | Krok 3 - Čistenie čipuČip ihneď očistite handričkou namočenou v izopropylalkohole. Včasné čistenie čipu uľahčí odstránenie zvyškov taviva. Vyberte obrúsok z vrecka a rozložte ho. Utieraním povrchu čipu z neho odstráňte tavidlo. Postupne presúvajte čip pri utieraní do čistejších oblastí obrúska. Pri čistení vždy podopierajte opačnú stranu čipu. Neohýbajte rohy čipu. Poznámka:
|
 Obr.4 Čistý povrch BGA
Obr.5 Špinavý povrch BGA | Krok 4 – Skontrolujte Odporúča sa vykonať kontrolu pod mikroskopom. Skontrolujte čisté, poškodené podložky a chýbajúce spájkovacie guľôčky. (Pozri obr. 4 a 5) Poznámka: Keďže tavidlo je korozívne, odporúča sa dodatočné čistenie, ak čip nie je okamžite znovu zaguľatený. |
 | Krok 5 - Dodatočné čistenie Naneste deionizovanú vodu na kontaktné plôšky čipu a vydrhnite ich kefkou (môžete použiť bežnú zubnú kefku). Poznámka: Pre dosiahnutie najlepších výsledkov kefujte triesku najskôr jedným smerom, potom ju otočte o 90 stupňov a kefujte aj v druhom smere. Potom vyčistite krúživými pohybmi. |
 | Krok 6 - SpláchniteČipku dôkladne očistite kefkou a opláchnite deionizovanou vodou. To pomôže odstrániť zvyšný tok z čipu. Potom čip vysušte suchým vzduchom. Znova skontrolujte povrch (krok 4). Ak bude čip ležať nejaký čas bez aplikovaných guľôčok, musíte sa uistiť. Že jeho povrch je veľmi čistý. Ponorenie čipu do vody na ľubovoľnú dobu sa NEODPORÚČA. |
Proces nanášania guľôčkových vodítok (reballing)
Nástroje a materiály
- Šablóna na opravu;
- Svorka na šablóny;
- Flux;
- deionizovaná voda;
- Čistiaci zásobník;
- Čistiaca kefa;
- Pinzety;
- Kefa odolná voči kyselinám;
- Reflow pec alebo teplovzdušný spájkovací systém.
- mikroskop;
- Končeky prstov.
Príprava
- Skôr ako začnete, skontrolujte, či je držiak šablóny čistý.
- Nastavte teplotný profil pre zariadenie na pretavenie spájky.
 | Krok 1 - Vloženie šablóny Vložte šablónu do svorky. Uistite sa, že šablóna je pevne zavesená. Ak je šablóna v svorke ohnutá alebo preliačená, proces obnovy nebude fungovať. Zvyčajne je to dôsledok znečistenia svorky alebo zlého nastavenia šablóny. |
 | Krok 2 - Naneste tavidlo na čip Pomocou injekčnej striekačky naneste na čip malé množstvo taviva. Poznámka: Skôr ako začnete, uistite sa. či je povrch čipu čistý. |
 | Krok 3 - Rozdelenie toku po povrchu čipu Pomocou štetca rovnomerne rozotrite tavidlo po stranách kontaktných plôšok čipu BGA. Pokúste sa natrieť každú podložku tenkou vrstvou tavidla. Uistite sa, že všetky vankúšiky sú potiahnuté tavivom. Viac tenká vrstva tavidlo funguje lepšie ako hrubá vrstva. |
 | Krok 4 - Vloženie čipu Umiestnite komponent BGA do zariadenia tak, aby strana pokrytá tavivom smerovala k šablóne. |
 | Krok 5 – Rozrušenie komponentu Umiestnite šablónu a komponent do svorky jemným zatlačením na komponent. Uistite sa, že komponent sedí rovno na šablóne. |
 | Krok 6 – Preformátovanie Umiestnite fixátor do horúcej konvekčnej pece alebo teplovzdušnej prebalovacej stanice a spustite a spustite cyklus pretavenia. V každom prípade musí byť použité zariadenie nakonfigurované podľa tepelného profilu vyvinutého pre čip BGA. |
 | Krok 7 - Chladenie Pomocou pinzety vyberte držiak z rúry alebo baliacej stanice a vložte ho do vodivého podnosu. Pred vybratím čipu z držiaka ho nechajte asi niekoľko minút vychladnúť. |
 | Krok 8 – Odstránenie BGA čipu Keď čip vychladne, vyberte ho z držiaka a vložte ho do čistiacej misky guľôčkovou stranou nahor. |
 | Krok 9 - Namáčanie Naneste deionizovanú vodu na šablónu BGA a počkajte asi tridsať sekúnd, kým budete pokračovať. |
 | Krok 10 - Odstránenie šablóny Pomocou jemnej pinzety odstráňte šablónu z čipu. Najlepšie je začať od rohu a postupne odstraňovať šablónu. Šablónu je potrebné odstrániť jedným ťahom. Ak nezhasne, pridajte viac deionizovanej vody a pred pokračovaním počkajte ďalších 15 až 30 sekúnd. |
 | Krok 11 - Vyčistenie úlomkov nečistôt Je možné, že po odstránení šablóny zostanú malé častice alebo nečistoty. Odstráňte ich pomocou pinzety. Len jemne presuňte jeden hrot pinzety medzi guľôčky súčiastky, druhou uchopte čiastočky. POZOR: Hrot pinzety je ostrý a môže poškriabať masku spájky na čipe, ak si nedáte pozor. |
 | Krok 12 - Čistenie Ihneď po vybratí šablóny z čipu očistite egeo deionizovanou vodou. Naneste malé množstvo deionizovanej vody a vydrhnite triesku kefou. POZOR: Pri kefovaní podopierajte triesku, aby ste predišli mechanickému namáhaniu. Poznámka: Najlepšie výsledky čistenia dosiahnete, ak kefku najskôr vydrhnete jedným smerom, potom ju otočíte o 90 stupňov a vydrhnete v druhom smere. Proces čistenia dokončite krúživými pohybmi kefky. |
 | Krok 13 - Prepláchnutie BGA čipu Opláchnite čip deionizovanou vodou. Pomôže to odstrániť malé čiastočky taviva a nečistôt, ktoré zostali po predchádzajúcich krokoch čistenia. Nechajte čip vysušiť na vzduchu. Neutierajte ho obrúskami ani handričkou. |
 Obr.6 Čisté loptičky BGA
Obrázok 7. Zvyšky korózie na spodnej časti guľôčok | Krok 14 - Kontrola kvality aplikácie Použite mikroskop na kontrolu kontaminácie čipu, chýbajúcich guľôčok alebo zvyškov taviva. Ak potrebujete znova vyčistiť, zopakujte kroky 11 - 13. POZOR: Keďže proces nepoužíva tavidlo bez čistého obsahu, je potrebné starostlivé čistenie, aby sa zabránilo korózii a ďalšiemu zlyhaniu čipu. Poznámka: Kroky 9 - 13 sa vykonávajú jednoznačne. V niektorých ďalších fázach je možné použiť aj čistenie sprejom. |
Čistenie držiaka
Ako proces prebalovania BGA postupuje, fixátor sa stáva čoraz lepkavejším a špinavším. Ryža. 8 sú znázornené stopy kontaminácie na upevňovacom prvku. Je potrebné vyčistiť zostávajúce tavidlo zo svorky, aby šablóna správne zapadla. Nižšie opísaný proces platí pre flexibilné aj pevné spojovacie prvky. Pre lepšie čistenie Je dobré použiť kúpeľ s ultrazvukovým čistením
Nástroje a materiály
- Čistiaci zásobník;
- Kefa;
- Pohár;
- Deionizovaná voda.
- Malý pohár alebo pohár.
 | Krok 1 - Namáčanie Namočte fixátor šablóny BGA do teplej deionizovanej vody na približne 15 minút. |
 | Krok 2 - Čistenie deionizovanou vodou Vyberte držiak z vody a vydrhnite ho kefou. |
 | Krok 3 - Prepláchnutie držiaka Opláchnite držiak deionizovanou vodou. Nechajte vyschnúť na vzduchu. |
Sušenie triesok
Proces sušenia je veľmi dôležitý, aby sa zabezpečilo, že počas procesu prebalovania čipov nedochádza k efektu pukancov. Dôrazne sa odporúča čip pred každým prebalením vysušiť, aby sa predišlo prítomnosti vlhkosti počas ďalšieho časového obdobia.
- Sušiaca pec;
- Obal, ktorý chráni pred vlhkosťou a statickým nábojom;
- Vysúšacia látka (napríklad silikagél).
Príprava
- Predbežne skontrolujte každý čip na znečistenie, chýbajúce kontaktné plôšky a možnosť spájkovania.
- Pripravte si a vyčistite pracovný priestor.
Krok 1 - Úroveň vlhkosti čipu
Vyberte požadovanú úroveň vlhkosti čipu z tabuľky nižšie, aby ste určili čas potrebný na vysušenie BGA komponentu. Výrobca BGA je povinný uviesť úroveň citlivosti čipu na vlhkosť. Je tiež potrebné poznať čas expozície životné prostredie na vaše žetóny. Ak expozičný čas presiahne úroveň citlivosti čipu 2-5 krát, je potrebných 24 hodín sušenia pri 125 stupňoch C.
Poznámka:
Ak si nie ste istí dobou expozície čipov vonkajšej atmosfére, je lepšie predpokladať, že bola prekročená.
komponenty pre povrchová montáž vlhkosť/teplotu spätného toku nájdete v norme IPC/JEDEC J-STD 033A.
POZOR:
Komponenty BGA nikdy nesušte v plastových táckach vyrobených z materiálu s bodom topenia nižším ako 135 stupňov C. Okrem toho nepoužívajte tácky, ktoré nie sú zreteľne označené ich maximálnou prevádzkovou teplotou.
Nedovoľte, aby sa guľôčky spájky počas procesu sušenia dotýkali kovových povrchov.
Krok 2 - Sušenie
Nastavte teplotu a čas rúry podľa úrovne vlhkosti. Keď rúra dosiahne požadovanú teplotu, vložte do nej komponenty BGA.
Krok 3 - Suché balenie
Po dokončení sušenia vložte komponenty do statického vrecka odolného proti vlhkosti s čerstvou dávkou sušidla. Vysúšadlo vám pomôže udržať komponenty suché počas skladovania a prepravy.
Tabuľka úrovne citlivosti na vlhkosť
| Úroveň citlivosti | Doba expozície (mimo ochranného vrecka) pri 30 stupňoch C/60 % relatívnej vlhkosti alebo podľa očakávania |
| 1 | Kedy neobmedzene<= 30 градусов C/85% относительной влажности |
| 2 | 1 rok |
| 2a | 4 týždne |
| 3 | 168 hodín |
| 4 | 72 hodín |
| 5 | 48 hodín |
| 5a | 24 hodín |
| 6 | Nútené sušenie pred inštaláciou. Po zaschnutí musí byť nainštalovaný v čase, ktorý je na ňom uvedený. |
Nastavenie západky
Najlepšia svorka používaná vo väčšine prípadov je pevná svorka, pretože nevyžaduje predbežné nastavenie. Samozrejme, nemusia existovať pevné západky pre všetky typy BGA. Toto je oblasť činnosti pre flexibilné, prispôsobiteľné spojovacie prvky. Pohyblivú svorku je možné nastaviť na akýkoľvek typ a veľkosť BGA komponentu od 5mm - 57mm, ako aj na pravouhlé komponenty.
Obr. 10 Svorka so stratenou kolmosťou | Krok 1 - Nastavenie pohyblivej západky Uvoľnite všetky koncové skrutky tak, aby sa časti svorky mohli voľne pohybovať, ale aby medzi nimi boli pravé uhly. Poznámka: Skrutky príliš neuvoľňujte. Ak sú skrutky príliš uvoľnené, bude ťažké udržať svorku kolmú (pozri obrázok 10). |
 11 Umiestnenie schodíka na osadenie čipu Obr | Krok 2 - Určite požadované rozmery držiaka Upravte svorku tak, aby do nej čip pevne zapadol, potom utiahnite skrutky. Na obr. 11 šípky znázorňujú umiestnenie schodíka na západke. Čip v západke „sedí“ na tieto kroky a nastavenie západky by malo v prípade potreby uľahčovať vybratie čipu z nej. |
 Obr. 12 Ohýbanie šablóny pri upevňovaní | Krok 3 — Kontrola prispôsobenia šablóny BGA Posledným krokom je skontrolovať inštaláciu čipu v svorke spolu so šablónou, skontrolovať dosadnutie svorky a v prípade potreby ju upraviť. POZOR:Šablóna by sa po upevnení nemala ohýbať ani ohýbať. (príklad obr. 12). Ak šablóna nezapadne do svorky bez ohýbania, upravte svorku. Poznámka: Obrázok 11 zobrazuje šablónu na vrchu čipu, len aby lepšie ukázal krivku šablóny. V skutočnosti by mal byť čip počas procesu inštalácie na vrchu šablóny. |
Teplotný profil pretavenia
Ako pri všetkých procesoch spájkovania, teplotný profil je kľúčovým prvkom úspešného procesu. Samotný proces prebalenia BGA čipu je pomerne jednoduchý a opakovateľný, nastavenie teplotného profilu pre zariadenie na spätné prúdenie horúceho vzduchu trvá oveľa viac času.
Každý čip BGA môže vyžadovať iný teplotný profil. Začnite so základným profilom zobrazeným nižšie, pričom úpravy pre typ materiálu BGA, hmotnosť a veľkosť čipu BGA by mali priniesť prijateľné výsledky.
Upozorňujeme, že nastavenie profilu je založené na nameranej teplote komponentov. Teplota v samotnej rúre je zvyčajne odlišná od nej.
POZOR: Nezohrievajte komponent nad 220 stupňov C, pretože... môže to spôsobiť zlyhanie.
Akékoľvek teplovzdušné zariadenie vybavené:
- Časovo riadený vykurovací cyklus;
- Rozsah teplôt ohrevu 20 - 240 stupňov C;
- Cirkulujúci prúd vzduchu.
Kľúčové body:
- Sklon teplotnej krivky (nárast teploty) je približne 1 °C/s;
- Teplotný vrchol by mal byť medzi 200 C - 210 C;
- Prítomnosť línie likvidu (183C) pri 45-75 sekundách;
- Väčšie komponenty alebo chladiče budú vyžadovať dlhšie vykurovacie cykly.
Meranie teploty komponentov
Na vytvorenie profilu pracovnej teploty sú termočlánky umiestnené v rôznych oblastiach súčiastky a ich hodnoty sú monitorované pomocou špeciálneho softvéru, ktorý vám umožňuje nájsť optimálny profil pretavenia súčiastky. Táto metóda odčítania zaisťuje rovnomerné odčítanie zahrievania a minimálny tepelný šok na testovaný komponent.
Prúdenie vzduchu okolo komponentu spôsobuje jeho zahrievanie. Pri nerovnomernom zahrievaní súčiastky dochádza v jej zložení k teplotným gradientom (zmenám teploty). Veľký teplotný gradient má za následok tepelný šok, ktorý môže komponent poškodiť.
Často kladené otázky
Otázka – Ako zistím, či je komponent dostatočne čistý?
Odpoveď – Najlepší spôsob, ako zistiť, či je komponent dostatočne čistý, je použiť ionograf alebo iné podobné zariadenie na detekciu iónových nečistôt.
Otázka – Ako by mali olovené loptičky vyzerať po procese prebalenia?
A - Po pretavení by mali byť guľôčky na komponente BGA sférické a hladké. Ich povrchová štruktúra, podobne ako šupka pomaranča, naznačuje, že čas pretavenia je príliš dlhý, teplota pretavenia je príliš vysoká alebo proces chladenia je príliš pomalý.
Otázka – Šablóna sa pri odstraňovaní prilepí na komponent Čo môžem urobiť?
A - Naneste viac vody a nechajte šablónu nasiaknuť dlhší čas. To zvyčajne pomáha. Pozitívny vplyv môže mať aj zvýšenie teploty vody. Keď sa vyskytne tento problém, zvyčajne to znamená, že cyklus pretavenia je príliš horúci alebo príliš dlhý.
B – Jedna z loptičiek sa neprilepila na kontaktnú podložku. Čo môžem urobiť?
A - Použitie profilovania toku a teploty je často príčinou týchto problémov s kontaktom s loptou. Naneste malé množstvo tavidla na podložku a položte na ňu samostatnú guľu taviva a potom ju roztavte. To vám umožní zaistiť guľu, ktorá nebola prvýkrát spájkovaná. Ak je týchto guľôčok priveľa, odstráňte guľôčky z čipu a zopakujte proces nasadzovania guľôčkových čapov.
B – Po niekoľkých cykloch používania už šablóny nelepia zreteľne na svorku. Čo by sa mohlo stať?
A - Tavidlo sa môže nahromadiť na vnútornej strane spojovacieho prvku a spôsobiť problémy s upevnením šablóny. Vyčistite držiak podľa vyššie uvedených pokynov.
Moderné rádioelektronické zariadenia si nemožno predstaviť bez mikroobvodov - zložitých častí, do ktorých sú v skutočnosti integrované desiatky alebo dokonca stovky jednoduchých základných komponentov.
Vďaka mikročipom sú zariadenia ľahké a kompaktné. Musíte za to zaplatiť pohodlnosťou a jednoduchosťou inštalácie a pomerne vysokou cenou dielov. Cena mikroobvodu nehrá dôležitú úlohu pri určovaní celkovej ceny výrobku, v ktorom je použitý. Ak sa takáto časť počas inštalácie poškodí, pri jej výmene za novú sa náklady môžu výrazne zvýšiť. Spájkovať hrubý drôt, veľký odpor alebo kondenzátor nie je ťažké, stačí vám základné spájkovacie zručnosti. Mikroobvod musí byť spájkovaný úplne iným spôsobom.
Aby sa predišlo nepríjemným nedorozumeniam, pri spájkovaní mikroobvodov je potrebné používať určité nástroje a dodržiavať určité pravidlá založené na rozsiahlych skúsenostiach a znalostiach.
Na spájkovanie mikroobvodov môžete použiť rôzne spájkovacie zariadenia, od najjednoduchšej spájkovačky až po zložité zariadenia a spájkovacie stanice využívajúce infračervené žiarenie.
Spájkovačka na spájkovanie mikroobvodov by mala byť nízkoenergetická, najlepšie navrhnutá pre napájacie napätie 12 V. Hrot takejto spájkovačky by mal byť ostro nabrúsený do kužeľa a dobre pocínovaný.
Na odspájkovanie mikroobvodov je možné použiť vákuové odspájkovacie čerpadlo - nástroj, ktorý vám umožní odstrániť spájku z nožičiek na doske jeden po druhom. Tento nástroj je podobný injekčnej striekačke, v ktorej je piest odpružený nahor. Pred začatím práce sa zatlačí do tela a zafixuje sa a v prípade potreby sa uvoľní stlačením tlačidla a zdvihne sa pôsobením pružiny, ktorá zhromažďuje spájku z kontaktu.
Teplovzdušná stanica sa považuje za pokročilejšie zariadenie, ktoré umožňuje tak demontáž mikroobvodov, ako aj spájkovanie horúcim vzduchom. Táto stanica má vo svojom arzenáli sušič vlasov s nastaviteľnou teplotou prúdenia vzduchu.
Pri spájkovaní mikroobvodov je veľmi obľúbené zariadenie, ako je vyhrievací stôl. Ohrieva dosku zospodu, zatiaľ čo inštalácia alebo demontáž sa vykonáva zhora. Voliteľne môže byť vykurovací stôl vybavený horným ohrevom.
V priemyselnom meradle sa spájkovanie mikroobvodov vykonáva špeciálnymi strojmi pomocou infračerveného žiarenia. V tomto prípade sa obvod predhreje, priamo spájkuje a postupne sa ochladzujú kontakty nôh.
Doma
Na opravu zložitých domácich spotrebičov a základných dosiek počítačov môže byť potrebné spájkovanie mikroobvodov doma.
Na spájkovanie nožičiek mikroobvodu spravidla používajte spájkovačku alebo spájkovačku.
Práca so spájkovačkou sa vykonáva pomocou bežnej spájky alebo spájkovacej pasty.
V poslednej dobe sa na spájkovanie čoraz častejšie používa bezolovnatá spájka s vyšším bodom topenia. To je nevyhnutné na zníženie škodlivých účinkov olova na telo.
Aké vybavenie bude potrebné?
Na spájkovanie mikroobvodov budete okrem samotného spájkovacieho zariadenia potrebovať ďalšie vybavenie.
Ak je mikroobvod nový a vyrobený v balení BGA, potom je spájka už aplikovaná na nohy vo forme malých guľôčok. Odtiaľ pochádza názov - Ball Grid Array, čo znamená pole guličiek. Tieto kryty sú určené na povrchovú montáž. To znamená, že diel je nainštalovaný na doske a každá noha je prispájkovaná ku kontaktným plôškam rýchlym a presným úkonom.
Ak už bol mikroobvod použitý v inom zariadení a používa sa ako použité náhradné diely, je potrebné vykonať prebalenie. Reballing je proces obnovy spájkovacích guľôčok na nohách. Niekedy sa používa aj v prípade čepele - strata kontaktu nôh s kontaktnými plochami.
Na prebalenie budete potrebovať šablónu - dosku zo žiaruvzdorného materiálu s otvormi umiestnenými v súlade s umiestnením kolíkov mikroobvodu. Existujú hotové univerzálne šablóny pre niekoľko najbežnejších typov mikroobvodov.
Spájkovacia pasta a tavidlo
Pre správne spájkovanie mikroobvodov musia byť splnené určité podmienky. Ak sa práca vykonáva pomocou spájkovačky, jej hrot by mal byť dobre pocínovaný.
Na tento účel sa používa tavidlo - látka, ktorá rozpúšťa oxidový film a chráni hrot pred oxidáciou pred potiahnutím spájkou počas spájkovania mikroobvodu.
Najbežnejším tavivom je borovicová kolofónia v tuhej, kryštalickej forme. Ale na spájkovanie mikroobvodu nie je takýto tok vhodný. Jeho nohy a kontaktné miesta sú ošetrené tekutým tokom. Môžete si ho vyrobiť sami rozpustením kolofónie v liehu alebo kyseline, alebo si ho môžete kúpiť hotový.
V tomto prípade je vhodnejšie použiť spájku vo forme plniaceho drôtu. Niekedy môže vo vnútri obsahovať práškové kolofónne tavidlo. Môžete si kúpiť hotovú spájkovaciu súpravu na spájkovanie mikroobvodov, ktorá obsahuje kolofóniu, tekuté tavidlo so štetcom a niekoľko druhov spájky.
Pri prebalovaní sa používa spájkovacia pasta, ktorá je základom viskózneho materiálu, ktorý obsahuje drobné guľôčky spájky a taviva. Táto pasta sa nanáša v tenkej vrstve na nohy mikroobvodu zo zadnej strany šablóny. Potom sa pasta zahrieva pomocou sušiča vlasov alebo infračervenej spájkovačky, kým sa spájka a kolofónia neroztopia. Po vytvrdnutí tvoria guľôčky na nožičkách mikroobvodu.
Pracovný poriadok
Pred začatím práce je potrebné pripraviť všetky nástroje, materiály a zariadenia tak, aby boli po ruke.
Pri inštalácii alebo demontáži je možné dosku umiestniť na tepelný stôl. Ak sa na demontáž používa spájkovacia pištoľ, musíte ich izolovať, aby ste zabránili jej vplyvu na iné komponenty. To sa dá dosiahnuť inštaláciou dosiek vyrobených zo žiaruvzdorného materiálu, napríklad pásov vyrezaných zo starých dosiek plošných spojov, ktoré sa stali nepoužiteľnými.
Pri použití odspájkovacieho čerpadla na demontáž je proces presnejší, ale trvá dlhšie. Odspájkovacie čerpadlo sa „nabíja“, keď čistí každú nohu. Keďže sa plní kúskami stuhnutej spájky, treba ju vyčistiť.
Existuje niekoľko pravidiel spájkovania, ktoré je potrebné dodržiavať:
- Spájkovanie mikroobvodov na doske musí byť vykonané rýchlo, aby nedošlo k prehriatiu citlivej časti;
- Počas spájkovania môžete každú nohu držať pinzetou, aby ste zabezpečili dodatočný odvod tepla z tela;
- Pri inštalácii pomocou sušiča vlasov alebo infračervenej spájkovačky musíte sledovať teplotu dielu, aby sa nezvýšila nad 240-280 °C.
Elektronické časti sú veľmi citlivé na statickú elektrinu. Pri montáži je preto lepšie použiť antistatickú podložku, ktorá sa dáva pod dosku.
Prečo suché čipsy?
Čipy sú mikroobvody umiestnené v puzdrách BGA. Názov zjavne pochádza zo skratky, ktorá znamenala „Numerical Integrated Processor“.
Odborníci na základe skúseností zastávajú pevný názor, že pri skladovaní, preprave a preprave triesky absorbujú vlhkosť a pri spájkovaní zväčšujú objem a ničia súčiastku.
Účinok vlhkosti na čip je viditeľný, ak sa čip zahreje. Na jeho povrchu sa vytvoria pľuzgiere a bubliny dlho predtým, ako teplota stúpne na hodnotu dostatočnú na roztavenie spájky. Dá sa len predstaviť, čo sa deje vo vnútri časti.
Aby sa predišlo nežiaducim následkom vlhkosti v tele čipu, pri inštalácii dosiek sa čipy pred spájkovaním vysušia. Tento postup pomáha odstrániť vlhkosť z puzdra.
Pravidlá sušenia
Sušenie triesok sa musí vykonávať pri dodržaní teplotných podmienok a trvania. Nové lupienky zakúpené v obchode, zo skladu alebo zaslané poštou odporúčame sušiť minimálne 24 hodín pri teplote 125 °C. Na to môžete použiť špeciálne sušiace pece. Čip môžete vysušiť umiestnením na horúcu platňu.
Teplota sušenia musí byť kontrolovaná, aby sa zabránilo prehriatiu a poruche dielu.
Ak boli triesky pred inštaláciou vysušené a skladované za bežných izbových podmienok, stačí ich sušiť 8-10 hodín.
Vzhľadom na cenu dielov je samozrejme lepšie ich vysušiť, aby ste mohli pokračovať v inštalácii s dôverou, ako sa pokúšať spájkovať nevysušený čip. Výsledkom problémov môžu byť nielen vyhodené peniaze, ale aj strata času.
Ako viete, ak je čip vlhký, potom pri pokuse o spájkovanie takéhoto čipu napučiava bublinami a nebude fungovať správne. A vzhľadom na náklady na čipy, ich dodaciu dobu a zložitosť opráv je to veľmi drahé. Veľa som hľadal na internete. Existujú rôzne rady, od sušenia na stolovej lampe až po používanie v domácej rúre. Existuje aj veľmi drahé vybavenie. Mne osobne žiadna z rád nevyhovovala (podobne ako môj kamarát v Nemecku už dlhšie hľadal niečo podobné.). Teoreticky by mal mať každý čip dokumentáciu, ktorá popisuje, pri akej teplote a ako dlho by mal pred spájkovaním schnúť. To je správne, ale nie vždy dostupné pre väčšinu opravárov.
Ak zhrnieme všetky informácie, vyjde nám, že pre bežné sušenie čipu musí mať teplotu približne 130 stupňov Celzia. asi 8-10 hodín. To mu neublíži, ale odstráni vlhkosť. Nenárokujem si originalitu, ale chcem sa podeliť o zariadenie, ktoré používam ja a môj priateľ v Nemecku (urobil som to na moju radu). Možno to bude užitočné aj pre ostatných. Od používania tohto zariadenia sa nikdy nevyskytli žiadne problémy so žiadnym čipom. Objednal som si ho z Číny aj Ruska.
Rúra na čipsy vyrobené zo šrotu počas niekoľkých víkendov. Telo je vyrobené z lisovaného papiera s lamináciou. Išlo o kusy z ozdobného nábytkového lemovania s hrúbkou 6 mm. Aj keď môžete použiť akýkoľvek teplotne odolný materiál (treba udržiavať teplotu minimálne do 180 stupňov C. a vyššie). Spoje sú robené skrutkami M3. Ako vykurovacie telesá boli použité 20-wattové keramické odpory s nominálnou hodnotou 15 Ohmov (môžete použiť od 10 do 18 Ohmov). Len 6 kusov, keďže rúra je určená na súčasné sušenie 2-3 lupienkov.
Na jeden čip budú stačiť 3-4 odpory. Ako prvok udržiavania teploty bol použitý elektromechanický termostat na 130 stupňov C. Na ochranu (nie je na obrázku) je na jeden z odporov zospodu pritlačená tepelná poistka 10 A, 180 stupňov C. Všetky odpory sú zapojené paralelne. Tie. celý obvod pozostáva zo sériovo zapojených: tepelná poistka, termostat, skupina odporov. Pre prehľadnosť je paralelne s odpormi zapojená 12 V LED (alebo 3,5 V cez 510 Ohm rezistor). Celé zariadenie je napájané počítačovým zdrojom (bol starý s 200 W). Aj keď bude vhodný akýkoľvek 12 V zdroj a prúd cca 5 A Na vrch zariadenia je umiestnený kryt z rovnakého materiálu ako telo. To zlepšuje tepelnú stabilitu a znižuje frekvenciu spínania.
Výhody: jednoduchosť výroby a dostupnosť materiálov. (Termostat a odpory je možné zakúpiť v takmer každom obchode s rádiom).
Z mínusov: Termostat má veľmi veľkú hysterézu, takmer 40 stupňov C. To znamená, že sa vypne pri 130 ° C a zapne sa pri 90 ° C. To však čipu nijako neuškodí, naopak, nedovolí napučať veľmi vlhký čip. Na fotografii je zariadenie zospodu (bez drôtov a tepelnej poistky) a skutočne v prevádzke. Zariadenie sa používa približne rok. Dúfam, že tieto informácie budú užitočné!
Rúra na sušenie čipsov
Dobré popoludnie. Musel som opraviť notebook. A nastal problém, ako vysušiť čip pred spájkovaním. Ako viete, ak je čip vlhký, potom pri pokuse o spájkovanie takéhoto čipu napučiava bublinami a nebude fungovať správne. Ja sám som to mal na začiatku párkrát. A vzhľadom na náklady na čipy, ich dodaciu dobu a zložitosť opráv je to veľmi drahé. Veľa som hľadal na internete. Existujú rôzne rady, od sušenia na stolovej lampe až po používanie v domácej rúre. Existuje aj veľmi drahé vybavenie. Mne osobne žiadna z rád nevyhovovala (podobne ako môj kamarát v Nemecku už dlhšie hľadal niečo podobné.). Teoreticky by mal mať každý čip dokumentáciu, ktorá popisuje, pri akej teplote a ako dlho by mal pred spájkovaním schnúť. To je správne, ale nie vždy dostupné pre väčšinu opravárov. Ak zhrnieme všetky informácie, vyjde nám, že pre bežné sušenie čipu musí mať teplotu približne 130 stupňov Celzia. asi 8-10 hodín. To mu neublíži, ale odstráni vlhkosť. Nenárokujem si originalitu, ale chcem sa podeliť o zariadenie, ktoré používam ja a môj priateľ v Nemecku (urobil som to na moju radu). Možno to bude užitočné aj pre ostatných. Od používania tohto zariadenia sa nikdy nevyskytli žiadne problémy so žiadnym čipom. Objednal som si ho z Číny aj Ruska.
Rúra na čipsy vyrobené zo šrotu počas niekoľkých víkendov. Telo je vyrobené z lisovaného papiera s lamináciou. Išlo o kusy ozdobného nábytkového lemovania s hrúbkou 6 mm. Aj keď môžete použiť akýkoľvek teplotne odolný materiál (treba udržiavať teplotu minimálne do 180 stupňov C. a vyššie). Spoje sú robené skrutkami M3. Ako vykurovacie telesá boli použité 20-wattové keramické odpory s nominálnou hodnotou 15 Ohmov (môžete použiť od 10 do 18 Ohmov). Len 6 kusov, keďže rúra je určená na súčasné sušenie 2-3 lupienkov. Na jeden čip budú stačiť 3-4 odpory. Ako prvok udržiavania teploty bol použitý elektromechanický termostat na 130 stupňov C. Na ochranu (nie je na obrázku) je na jeden z odporov zospodu pritlačená tepelná poistka 10 A, 180 stupňov C. Všetky odpory sú zapojené paralelne. Tie. celý obvod pozostáva zo sériovo zapojených: tepelná poistka, termostat, skupina odporov. Pre prehľadnosť je paralelne s odpormi zapojená 12 V LED (alebo 3,5 V cez 510 Ohm rezistor). Celé zariadenie je napájané počítačovým zdrojom (bol starý s 200 W). Aj keď bude vhodný akýkoľvek 12 V zdroj a prúd cca 5 A Na vrch zariadenia je umiestnený kryt z rovnakého materiálu ako telo. To zlepšuje tepelnú stabilitu a znižuje frekvenciu spínania.
Výhody: jednoduchosť výroby a dostupnosť materiálov. (Termostat a odpory je možné zakúpiť v takmer každom obchode s rádiom).
Z mínusov: Termostat má veľmi veľkú hysterézu, takmer 40 stupňov C. To znamená, že sa vypne pri 130 ° C a zapne sa pri 90 ° C. To však čipu nijako neuškodí, naopak, nedovolí napučať veľmi vlhký čip. Na fotografii je zariadenie zospodu (bez drôtov a tepelnej poistky) a skutočne v prevádzke. Zariadenie