Чип BGAЕсли пайка с помощью паяльника или фена обычно больших проблем не доставляет, то пайка с помощью инфракрасной паяльной станции, у начинающих вызывают большие вопросы.

Особенно если это станция самодельная или покупная из Китая. Прежде чем ремонтировать клиентские платы нужно потренироваться на трупах, откалибровать датчики температуры и отточить сам процесс пайки.ТЕРМОПРО

Обязательно ли использовать дорогую паяльную станцию и почему нельзя паять BGA одним только феном? Это всё из-за температурного режима. Если вы будете локально нагревать только участок платы с чипом, из-за большой разницы температур происходит деформация платы.

Чтобы избежать таких проблем и нужна BGA паяльная станция. Она представляет из себя нижний подогрев, который прогревает всю плату, во избежание как раз температурной деформации и верхний нагреватель, который нагревает сам чип.  Ну и конечно же контроллер, который всем этим делом управляет.

По поводу нижнего нагревателя, они по большому счёту могут быть любыми, галогеновые лампы, кварцевый нагреватель, инфракрасный и даже электроплитка. Главное чтобы во время пайки выдерживался термопрофиль, это заданная программа по которой контроллер управляет температурой и скоростью нагрева платы.

Термопрофилей огромное множество в интернете. Вы можете попробовать все и решить какой из них для вашей станции подходят больше. За основное правило можно взять следующие: при пайке BGA паяльной станцией, вне зависимости от типа припоя, термопрофиля, разница во время снятия-установки чипа, между температурой в зоне пайки и температурой остальной платы, не должна быть выше 50 градусов.

С 2006 года уже на всех платах используется бессвинцовый припой, который заменил ранее использовавшийся свинец содержащий, он отличается повышенной температурой плавления около 230 градусов  против 190.

А так как у большинства BGA чипов, критическая температура составляет около 240 градусов, то при пайке нужно быть особенно внимательным.

ТермопрофильЗная всё вышесказанное можно примерно прикинуть термопрофиль для бессвинца. Первое при нагреве платы примерно до 180 градусов с помощью нижнего нагревателя, второе нагрев места пайки до 230 градусов с помощью верхнего нагревателя. А также для свинца, первое при нагреве платы примерно до 150 градусов с помощью нижнего нагревателя, второе нагрев места пайки до 190 градусов с помощью верхнего нагревателя.

Но кроме самой температуры, должна быть оптимальной ещё и скорость нагрева. Если например температура чипа у вас 180 градусов, через секунду 190 а ещё через секунду 210, то я не думаю что какой-то чип выдержит такой скоростной нагрев.

Давайте теперь поговорим о технологии снятия. Во-первых плату нужно подготовить для пайки, снять всё что снимается с платы, все наклейки и скотч, а также не забывайте снять или отпаять батарейку CMOS. После этого устанавливаем плату на паяльную станцию и позиционируем термодатчики и верхний нагреватель. Если рядом с чипом находится твердотельные конденсаторы, их лучше всего закрыть алюминиевой фольгой, защитив их перегрева и взрыва.

Далее включаем программу на паяльной станции и следим за нагревом, если чип который вы снимаете был установлен ещё на заводе, то наверняка он будет удерживаться на плате с помощью компаунда. Это специальный клей который выдерживает чип на плате и не дает ему оторваться.

Есть несколько видов компонентов которые мне встречались, белый прозрачный компаунд очень похожий на силикон, это самый мягкий и податливый из всех. Ждём пока плата прогреется примерно до 100 градусов и снимаем его. Компаунд в виде чёрных точек по углам чипа, снимается также легко, при чуть больше температуре около 120-130 градусов. Красный компаунд, весьма неприятный клей. Характерен тем что очень часто затекает под сам чип. Видимую часть можно снять при температуре около 150 градусов. Ту часть что затекла под чип, брать никак невозможно, в этом случае остается одно, ждете пока припой точно расплавиться и аккуратно каким-нибудь инструментом поднимете чип,так как клей под ним не даст ему шевелится.

Важно при этом чтобы все шары расплавились, иначе вместе с клеем по отрываются и дорожки. Черный компаунд больше похож на эпоксидную смолу, самый неприятный из всех. Практически всегда залит под чип, причём более-менее размягчается при температуре около 250 градусов. То есть с таким клеем живой чип вы скорее всего не снимите. Остаётся только снимать чип при повышенной температуре, вычищать весь клей и установить новый чип.

После того как компаунд снят, под чип нужно нанести флюс. Я обычно наношу с двух сторон до тех пор пока флюс не покажется с других двух сторон. Кстати по поводу флюса практически для всей пайки я пользуюсь флюс rma-218, отличный флюс по нормальной цене.

После нанесения флюса ждём пока температура в зоне пайки приблизиться к нужному значению, периодически можно проверять поплыл ли чип. Если весь припой расплавился он будет как бы плавать на шариках. В этот момент верхний нагреватель отводим в сторону и с помощью вакуумного пинцета снимаем чип, даем плате немного остыть и начинаем готовить её для установки нового чипа.

Для этого нужно удалить с платы остатки припоя и зачистить посадочное место под новый чип. Для удаления оставшегося на плате припоя, нужно нанести немного флюса и с помощью паяльника с широким жалом удалить большую его часть. Но после этого на контактных площадках всё равно остаются бугорки которые будут мешать правильно отцентрировать новый чип. Для их удаления проще всего воспользоваться оплёткой и тем же самым паяльником с широким жалом. После того как все контактные площадки стали гладкими удаляем остатки флюса.

Если плата ещё тёплая то можно это сделать обычным ватным диском так как теплый флюс очень легко удаляется, если плата и флюс успели охладится то на вату можно добавить спирт или другое специальные чистящие средства. Иногда на данном этапе приходится восстанавливать оторванные контактные площадки, это может произойти если выдернуть чип до оплавления всех шаров или в результате удара ноутбука.

Для восстановления контактных пятачков понадобится микроскоп, скальпель или другой острый инструмент, оплётка и ультрафиолетовый лак именуемый в простонародье Зелёнка. Под микроскопом отслеживаем оборванные места и зачищаем скальпелем подходящую к нему дорожку. Наносим флюс и залуживаем ее, затем залуживаем одну жилку из оплетки и припаиваем её к дорожке.

Укладываем эту жилку как она должна лежать, отрезаем скальпелем лишнее и на конце вместо пятака, скручиваем жилку в колечко. Проделываем это операцию со всеми оторванными пятаками, после чего с помощью лака фиксируем их.  Наносить лак нужно очень аккуратно следя за тем чтобы он не залил наши импровизированные пятачки.

После этого кладём плату на 10 минут под ультрафиолетовую лампу и ждем пока лак засохнет. После того как плата подготовлена к установке нового чипа, можно приступить к подготовке самого чипа. В первую очередь чип нужно просушить перед пайкой, делается это при температуре 100-120 градусов в течение 6-12 часов. Это нужно для того чтобы из чипа испарилась вся влага, потому что неизвестно где и как его хранили и транспортировали к вам. Если этого не сделать при запайке чипа на больших температурах может образоваться пузырь, в таком случае чип отправляется в мусорное ведро.

В интернете между мастерами никогда не угаснет спор о том устанавливать новые чипы на родной бессвинец или всё же перекатывать на свинец-содержащий припой. Я не буду углубляться в полемику, скажу лишь что новые чипы я всегда паяю на бессвинце.

Но иногда делать реболл всё же приходится, например если вы сняли чип с донора или восстанавливали контакты под чипом, а сам он живой.

Трафареты прямого нагреваПроцесс реболла начинается с удаления остатков припоя на чипе. Очищаем таким же образом как и посадочное место под чип, снимаем припой и чистим от флюса. Есть два типа трафаретов, трафареты прямого нагрева под размер чипа и большие трафареты 8 на 8 или 9 на 9 см, которые нельзя нагревать. Я пользуюсь трафаретами прямого нагрева из-за более низкой цене и быстрого процесса. Трафареты непрямого нагреваТрафареты непрямого нагрева выгодно использовать когда вы одновременно реболлите большое количество одинаковых чипов.

В совсем крайнем случае когда нет нужного трафарета а сделать работу нужно срочно, можно разложить шарики вручную с помощью иголки. Но это весьма сомнительное удовольствие, на один чип уходит 36 часов работы.

Для того чтобы трафарет стоял ровно и никуда не съехал ему надо придать какую-то опору. Для этого можно вручную с помощью иголки и фена посадить по углам несколько шаров.

После этого наносим флюс на весь чип. Когда набьете руку то точно сможете определить какое количество флюса наносить, не слишком мало а то шарики не припаяются и не слишком много чтобы не выдавливало шарики с места посадки. Далее уже фиксируем трафарет и  укладываем шарики на всей поверхности трафарета. Фиксируем шарики, после того как шарики заняли свои места, можно приступать к нагреву. Можно греть инфракрасной станцией с помощью верхнего нагревателя или феном, особой разницы нет, кроме того что феном, оно получается немного быстрее.

Хорошо видно когда шарики как бы проваливаются в отверстиях, припаиваются к чипу. Затем нужно немного подождать пока припой застынет. Потом снимать трафарет пока он теплый. Иначе флюс застынет и отодрать трафарет от чипа будет крайне проблематично.

Если какие-то шарики плохо припаялись и оторвались вместе с трафаретом, их можно установить вручную иголкой. После этого чип нужно почистить от остатков флюса и можно приступать к установке на плату.

Перед установкой нового или реболленного чипа, на плату нужно нанести тонкий слой флюса, опять-таки слой флюса подбирается экспериментально. Устанавливается чип в соответствии с меткой и включается программа пайки. Когда шарики начинают плавиться и чип садится на плату очень хорошо видно визуально. После этого паяльную станцию можно выключать и осталось только дождаться когда плата остынет.