Как перепаять BGA микросхему

Есть у нас тут внизу какая то автомастерская. И там у них есть автоэлектрик. В общем, запороли они чей то ЭБУ при прошивке. Синдром Даннига-Крюгера в действии. Да там все легко, все херня… Да мы сто раз это делали. Ой… А чего он отзываться перестал? А чего из него дым идет? В общем, мы с Ветром поржали над ним, но решили помочь, по крайней мере перекатать чип, благо они его где-то нашли. Видимо сняли с донора. Как и чем я хз. Но чип был, без шаров. Живой не живой хз.

Надо отреболить. Проблема только, трафарета под него нет. Димка метнулся кабанчиком по ближайшим магазинам для ремонтников, а там такого нет. Есть примерно похожий, но все равно не тот. Больше чем нужно. На али он есть за тыщу, но ждать две-три недели никому не улыбалось. Тут пришла мысль, а чего бы нам трафарет самим не сделать? Из говна и палок!

Надо только пластину найти, которая бы хорошо и точно сверлилась, а еще была жесткой. Подумали, что можно сделать из текстолита. Обожаю этот материал! Его что фрезеровать, что сверлить одно удовольствие. А тонкий, 0.4мм, текстолит у меня есть. Дело за малым. В Eagle CAD накидать матрицу шаров, с выбранным шагом. Благо даташит на чип мы нашли и измерять ничего не пришлось. А дальше вывод сверловки в exellon, конвертация во Flat CAM, его в G-код и вперед.

Наклеил на столик текстолит. Просверлил.

Сверлил я советскими сверлами ВК6М на 0.7мм, которых где то нарыл NN4Z. Тот еще экстрим. Словно стеклянные. Малейший косой взгляд — ломаются. Сколько мы их переломали просто случайно задев пальцем или чуть толкнув станок в процессе… Ой, штук десять наверное, не меньше. Жесткость у моей ЧПУшки так себе, даром что из металла. Но если сверло в материале, то банальный щелбан по корпусу шпинделя приводит к поломке сверла. Это капец. С китайскими сверлами под 3.175 хвостовик в сотни раз проще. Но их не было ни одной. Поэтому ВК6М и поможет нам Мегатрон! Да, 15000 оборотов для этих сверл крайне мало. Так что запускаем прогу, пылесос не включаем, отходим от станка и не дышим. Зато как сверлит… Песня! Ни заусенки! Дырочка к дырочке!

Затем кинул в хлорное железо, чтобы стравить медь.

А дальше все как обычно. Наложили, продавили пастой:

Соскребли излишки:

Запекли феном при нижнем подогреве:

Подогрев, кстати, годный получился. Димон про него писал у себя.

Накатилось!

Шарик к шарику. Причем, в отличии от стального, текстолитовый шаблон не перекашивало от нагрева вообще. Были сомнения, что его будет тяжело снять, что припой зацепится за неровности стенок отверстий, но нет. Все получилось на ура.

Запаяли, ЭБУ заработал. Даже прошился, впрочем это им не помогло. Там какие то ID номера не совпали, видать у чипа своя память тоже не пустой была. Но это уже была не наша проблема.

• Цена: $59.99

Добрый день. После недавней покупки недорогой паяльной станции Lukey-868(в оффлайне) решил приобрести комплект BGA трафаретов… Пересмотрев «кучу» отзывов и видео информации. Стал искать продавца. И сделал большую ошибку. Товар к покупке крайне не рекомендую и тем более данного продавцаИз информации Википедии:Образцы сканов

Посылка двигалась согласно расписанию:Дополнительная информация При этом я не однократно интересовался у продавца почему на сайте указан 1кг. веса а по номеру отслеживания идет только 0.825 грамм. На что продавец мне отвечал что все отлично 0.825 грамм это нормально что так и должно быть. Получив свой заказ через месяц. Я был в отличном настроении но с отзывом как в прошлый раз торопиться не стал. Решил все проверить. Это была очень кропотливая работа))) Вооружившись старым полуживым сканером HP3770 ( почему полуживым да потому что он до нижнего края формата А4 не сканирует 2-3 см.) Но это не проблема. Наловчившись с областью сканирования я стал сканировать трафареты группами ( выкладывая их на сканер надписями к сканирующему элементу) И тут при этой кропотливой работе я стал замечать первые «ласточки» а именно «Их Большие Косяки» Многие трафареты имели следы ржавчины и окисления, возможно даже были бывшие в употреблении. Некоторые отверстия были не сквозные ( с одной стороны вроде выемка отверстия есть а с другой нет). Многие шрифты очень плохо читались. Но к концу сканирования я сохранил скриншоты списка с сайта продавца распечатал их и стал сверять сканированные изображения со списком и ставить «галочки». И обнаружил следующее: «громадный пересорт», не хватало около 160 трафаретов из 545, некоторых трафаретов по 2-3 штуки, а трафаретами ”4S” видимо решили восполнить разницу в весе их вложили по 20-30 штук. Я не верил своим глазам …… Но осознав с насколько наглой «Акулой с надписью Продавец» я связался, все же решил переговорить с продавцом. Но он не желал нечего слышать и сказал положенные килограммы я получил) Выслав мне «Селфи с весами»))Дополнительная информация На что я ему парировал что я покупаю не рис и не сахар «на Вес», а товар по списку с определенными характеристиками. И пришлось открыть мне диспут на сумму возврата 1300 рублей ( из заплаченных мной 1993 рубля) На что продавец не согласился и предложил возврат в 7$. Я понял что дело пахнет «керосином» и стал разговаривать со службой поддержки. В финальной беседе пришлось им сообщить что все материалы с видео и фото информацией а также с беседой службы поддержки и с решением администрации сайта Алиэкспресс мне придется выложить в Ютуб и на крупный форум покупок ( в случае отрицательного завершения диспута ). И вот спустя несколько месяцев в первых числах октября мне перевели мои 1300 рублей. Далее скриншоты списка на нем отмечено: Красным — нет в наличии, Зеленым — количество более 1 экземпляра, Желтым — несовпадение( неточности)Дополнительная информация Далее сканы трафаретов: много весят поэтому ссылка для интересующихся на Яндекс диск: yadi.sk/d/rwS5NFAjbGuoB

Что такое BGA микросхема?

BGA (Ball Grid Array) — матрица из шариков. То есть это тип микросхем, которые вместо выводов имеют припойные шарики. Этих шариков на микросхеме могут быть тысячи!

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

Как перепаять BGA микросхему

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

Подопытным кроликом у нас будет плата мобильного телефона.

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

Остановимся на BGA микросхеме, которая попроще. 

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

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

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

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

Смазываем обильно микросхему по периметру флюсом FlusPlus

И начинаем прогревать феном по всей площади нашу BGA

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

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

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

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

а есть также и электрические

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

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

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

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

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

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

Дальше прыскаем туда Flux-off, чтобы очистить от нагара и лишнего флюса наше место под микросхему

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

Получилось как то так:

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

Далее берем нашу BGAшку и убираем все лишние припойные шарики. В результате она должны выглядеть вот  так:

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

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

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

Смотрим, что у нас получилось в результате:

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

Где ключ у BGA микросхемы

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

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

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

На Али я их находил целым набором, например здесь.

Заключение

Используемые источники:

• http://easyelectronics.ru/samodelnyj-trafaret-dlya-rebolinga-bga-iz-tekstolita.html
• https://mysku.ru/blog/aliexpress/28052.html
• https://www.ruselectronic.com/pajka-bga-mikroskhjem/