Монтаж BGA компонентов: особенности и технологии

Электроды интегральных компонентов в корпусах BGA представляют собой матрицу шаровидных выводов, размещенных на плоской поверхности чипа. Такая конструкция является более компактной, даже если чип содержит большое количество выводов, например, от нескольких десятков до сотен. Зато монтаж BGA компонентов усложняется, так как место контактного соединения закрывается самим каркасом изделия. В итоге отсутствует возможность контактного и визуального доступа к выводам. В этой статье от экспертов компании «ЗУМ-СМД» рассмотрим свойства и особенности правильной пайки BGA микросхем.

Содержание:

1. Преимущества и недостатки технологии BGA монтажа
2. Ремонт и выявление неисправностей BGA микросхем
3. Пайка BGA компонентов
4. Прогрев
5. Реполинг
6. Замена BGA компонента

Преимущества и недостатки технологии BGA монтажа

Неоспоримым достоинством BGA компонентов является высокая (максимально компактная на данное время) плотность монтажа. После автоматической пайки почти все контактные соединения остаются закрыты, поэтому надежно защищены от воздействия агрессивных факторов окружающей среды. Этих свойств достаточно для широкого использования микросхем с матричными выводами в компактной аппаратуре:

• мобильные телефоны, смартфоны планшеты;
• нетбуки, ноутбуки и даже некоторые модули ПК, например, планки памяти;
• потребительская электроника;
• электронные приборы и инструменты;
• промышленная техника.

Однако у технологии есть свои минусы. Один из них — высокая вероятность заводского брака, которую очень сложно отследить, и которая может проявится в любое время. После автоматического монтажа BGA компонентов на плату изделие проверяют на работоспособность. Замыкание между выводами или отсутствие соединения их с контактными площадками будет сразу зафиксировано. Такой модуль или печатную плату сразу же отправляют на доработку.

Намного хуже будут обстоять дела, если входы/выходы чипа пропаяны, но некоторые из них ненадежно. По мере эксплуатации сопротивление некачественных соединений возрастет. Проблему может спровоцировать падение изделия или чрезмерная вибрация. В таких случаях возможны непредсказуемые проявления неисправностей устройства или сбои (возможно временные) в работе аппарата. Точно диагностировать такую поломку бывает довольно проблематично, даже высококвалифицированному специалисту.

Ремонт и выявление неисправностей BGA микросхем

Лучшим способом защитить покупателя от появления такого рода неисправностей в технике является достаточный период гарантийного обслуживания. Но для того, чтобы продлить срок использования сломанного либо работающего со сбоями устройства требуется надежное устранение неисправности.

При оперативном ремонте обычно делают замену неисправного или проблематичного модуля либо платы, на которых установлены BGA-компоненты и которые являются источником проблемы. Даже сами микросхемы могу быть с неисправностями, которые выражаются их чрезмерным нагревом, механической поломкой или термическим повреждением. Для выявления перегревов используют прибор с функцией термоиндикации.

Электронные модули и печатные платы могут дорого стоить. BGA микросхемы можно купить за относительно небольшую цену. После устранения реальной неисправности электронное изделие снова можно будет использовать без сбоев. Иногда неисправных блоков с идентичными микросхемами скапливается очень много. На ремонте некоторых приборов можно неплохо сэкономить или даже заработать. Для этого необходимо научиться паять BGA микросхемы.

Пайка BGA компонентов

Ремонт электронной аппаратуры с BGA микросхемами можно производить поэтапно.

Устранение неисправности может наступить после:

• прогрева микросхемы паяльным феном;
• реполинга — перекатывания шаров на выводы чипа. Для этого необходимо его демонтировать, а потом — впаять.
• замена BGA микросхемы.

Прогрев

Во многих случаях неисправность в работе BGA компонентов можно полностью устранить правильным прогревом. Для этого все компоненты, расположенные рядом с ремонтируемой микросхемой, закрывают термоскотчем. По периметру микросхемы обильно наносят флюс. Воздушным паяльником начинают прогревать чип по всей его площади. Температура должна быть установлена ниже средней. Ее нужно повышать постепенно, до момента полного выпаивания.

Чтобы определить, выпаялся чип или нет пользуются плоской отверткой или специальным устройством для поднятия микросхемы. Если этот момент наступил, то она сдвигается в сторону легким движением, а при отпускании — возвращается на свое посадочное место. При этом необходимо быть осторожным, чтобы не сдвинуть микросхему с места.

Нельзя выпаивать интегральный компонент за несколько секунд, так как из-за неравномерного нагрева может произойти растрескивание кристалла, корпуса или отрыв выводов от посадочных мест. Также не следует с усилием толкать ее или поднимать. Изделие прогревают несколько минут и лишь затем на пару градусов увеличивают температуру.

После того как BGA корпус слегка сдвинулся от легкого усилия и опять сел на свое место, прогрев можно прекратить. После естественного остывания, которое длится не менее 5 минут, можно проверить устройство на работоспособность.

Реполинг

Если выводы микросхемы не залужены, то добиться нормального контакта не удастся. Демонтированный чип следует внимательно рассмотреть со стороны контактов. Для этого потребуется лупа или специальное приспособление с увеличительными стеклами. Если имеется хотя бы один окислившийся контакт, то следует провести реполинг (накатывание контактов).

Суть этого процесса заключается в наращивании припоя на вывод. Для работы потребуется:

• специальный трафарет для конкретного типа BGA чипа;
• паяльная паста;
• очиститель.

После обработки поверхности микросхемы с шариковыми выводами очистителем контактов изделие должно просохнуть.

Далее трафарет плотно прикладывают таким образом, чтобы его окна точно совпадали с контактными площадками. Чтобы маска в процессе нанесения паяльной пасты не сдвинулась, чип и трафарет фиксируют двусторонним скотчем. Затем убирают шаблон, а микросхему со стороны выводов прогревают феном до образования шариковых контактов, способных осуществить исправное соединение.

Замена BGA компонента

Демонтаж микросхемы с шариковыми контактами сходен с процессом прогрева и дополняется снятием чипа с посадочного места. Если удаляемое изделие заведомо неисправное, имеет повреждения, то его все равно нужно прогревать постепенно. В противном случае есть риск повредить дорожки печатной платы.

Если BGA компонент хранился в поврежденной упаковке или без нее, то следует визуально проверить его контакты и, при необходимости восстановить их накатыванием. При установке новой или демонтированной с другой платы BGA микросхемы ее прогревают до легкого проседания. Делают это осторожно, чтобы избежать повреждений.

В онлайн-магазине нашей компании можно купить микросхемы оптом. Доставляем заказы по всей России.