При какой температуре выпаивать микросхемы феном

Практически вся современная электроника, включая планшеты, ноутбуки, смартфоны и т.п., содержат на материнских платах микросхемы поверхностного монтажа. Конструкция таких микросхем отличается тем, что вместо классических — проволочных выводов, содержит шариковый массив. То есть некое количество металлических контактных точек, представляющих по факту кусочки припоя в виде небольших шариков. Такие шарики, соответственно, невозможно вставить в традиционные отверстия на плате, но можно паять чипы BGA к монтажным площадкам. Это и есть поверхностный монтаж. Рассмотрим, как паять микросхемы BGA, а также необходимое оборудование для работы.

Пайка bga микросхем

Как паять платы? И 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.

А процесс пайки 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

Процедура реболлинга

Для проведения реболлинга чип помещают в трафарет, и закрепляют специализированной изолентой. С тыльной стороны пальцем или шпателем наносят паяльную пасту, затем настраивают фен на температурный режим около 300 градусов и начинают прогревать. После появления характерного блеска от расплавленной паяльной пасты дают припою полностью остыть.

Для освобождения трафарета от чипа убирают изоленту и прогревают трафарет примерно до 150 градусов, в конце процедуры деталь должна освободиться. Бывает, что сходу невозможно достать деталь из китайского трафарета, поэтому может возникнуть необходимость аккуратно ее зацепить.

Во время обратной пайки микросхемы оценивают риски, выкладывают чип необходимое количество раз для точного совпадения пяток и шаров. Потом выставляют на паяльном фене температуру от 330 до 350 градусов и греют до тех пор, пока расплавленный припой не даст возможность чипу самому встать на место.

Источник

Выпаивание чипа

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

Компаунд – полимерная смола, 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.

Снятие компаунда

Последовательность демонтажа

1. Внимательно осмотреть плату, на предмет ранее выполнявшихся ремонтов.
2. Выполнить диагностику, произвести необходимые измерения.
3. Подготовить плату к пайке, удалить защитные экраны, наклейки. Отключить и убрать коаксиальный кабель.
4. Закрепить motherboard в соответствующем держателе.
5. Удалить компаунд вокруг демонтируемого чипа. Температура на фене при этом 210 – 240 градусов Цельсия.
6. Установить теплоотводы. Место установки теплоотводов зависит от месторасположения выпаиваемой микросхемы.
7. Феном прогреть плату в течение нескольких секунд. Тем самым повышаем температуру платы, для того чтобы флюс растекался равномерно.
8. Нанести FluxPlus, или любой другой безотмывочный флюс, на поверхность чипа.
9. Направить поток горячего воздуха на выпаиваемый элемент. Температура при демонтаже 340 градусов Цельсия. Как понять, что припой расплавился и настало время убирать микросхему с платы? Для этого существует несколько способов:
   Отслеживать время по секундомеру.
10. Отсчитывать секунды про себя.
11. “Толкать” зондом или пинцетом саму микросхему или рядом расположенную обвязку (конденсаторы, резисторы или катушки). Как только отпаиваемый чип начнет сдвигаться, на доли миллиметра, настало время заводить лопатку под или воспользоваться пинцетом.
12. Подготовить контактную площадку. Для этого:
    специальной лопаткой убрать остатки компаунда;
13. залудить сплавом Розе все без исключения контакты;
14. оплеткой собрать остатки припоя с рабочей поверхности;
15. после остывания motherboard до комнатной температуры, отмыть контактную площадку спиртом, БР-2 или DEAGREASER.
16. Плата подготовлена для установки исправной микросхемы.

Выпаивание микросхем/Soldering chips

Как выпаять радиоэлемент

Выпайка DIP — чипов

1. Последовательность действий по выпайке :
2. Удалить лак с мест пайки чипа кисточкой или ватной палочкой, смоченной в ацетоне или смывке (в случае лакированной платы).
3. Удалить остатки растворителя и лака кисточкой, смоченной в этиловом спирте.
4. Нагреть паяльник до рабочей температуры.
5. Прикоснуться жалом паяльника к первой ножке чипа (с обратной стороны платы) до полного расплавления припоя.
6. Удалить расплавленный припой шприцем для отсоса. При использовании иглы вместо шприца насадить иглу на ножку чипа и прокручивая иглу вокруг своей оси, опустить её до упора в отверстие.
7. После полного удаления припоя из отверстия начать выпаивать выводы из следующего отверстия.
8. Извлечь микросхему после полной распайки всех выводов.

На видео: Как правильно выпаять DIP микросхему

Демонтаж планарных микросхем

Последовательность действий по выпайке SOIC — чипов, которые не приклеены к плате:

1. Удалить лак (при его наличии) с ножек микросхемы ацетоном или смывкой. После удаления лака очистить плату от остатков лака этиловым спиртом.
2. Нанести жидкий флюс на распаиваемые выводы по всем сторонам чипа.
3. Запаять припоем (замкнуть) все ножки чипа на каждой его стороне, проводя жалом по всем выводам чипа и разгоняя припой по ножкам. Нанесённого припоя на ножках должно быть много, чтобы после отведения паяльника припой продолжал находиться в расплавленном состоянии.
4. Провести паяльником по всем запаянным сторонам чипа, добиваясь расплавления припоя со всех сторон, после чего удалить микросхему пинцетом.
5. Чтобы отпаять микросхему, приклеенную к плате, необходимо поочерёдно отпаивать каждый вывод микросхемы, приподнимая его пинцетом над контактной площадкой. После отпайки всех ножек удалить микросхему механическим путём (ножом), стараясь не повредить плату.

На видео: Как произвести демонтаж планарной микросхемы

Пайка микросхем со штырьковыми выводами

Пайку выполнять в следующем порядке: 1. Установить чип в отверстия платы. 2. Нанести флюс на выводы микросхемы с обратной стороны платы. 3. Запаять каждый вывод чипа в отверстии с обратной стороны платы. 4. Удалить остатки флюса.

Монтаж SOIC-чипов

Пайку SOIC — чипов удобно выполнять «волной припоя». Меод основан на капиллярном эффекте, под действием которого жидкий припой затекает между выводом и металлизированной площадкой, смачивая их и формируя каплю.

Пайку микросхем «волной припоя» с помощью паяльника выполнять в следующей последовательности:

1. Облудить контактные площадки, нанести на них флюс. 2. Установить чип на плату, совместить ножки с площадками платы и припаять один угловой вывод (любой). 3. Припаять к металлизированной площадке второй угловой вывод, расположенный по диагонали чипа напротив первой припаянной ножки. При этом контролировать, чтобы остальные выводы микросхемы были совмещены со своими металлизированными площадками. 4. Нанести флюс на все выводы чипа. 5. Провести несколько раз жалом по выводам с каждой стороны чипа — разогнать припой по выводам. 6. Если образовались перемычки припоя между соседними выводами, то излишки удалить с помощью металлической плетёнки. Её следует поместить сверху перемычки, прогреть жалом паяльника. Излишки припоя впитаются в оплётку. Затем снова провести жалом паяльника по выводам.

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 320 – 350 градусов Цельсия.

Подготовка микросхемы:

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.
4. 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 приклееной к трафарету, шары не фиксируются в отверстиях трафарета; это значит нанесено не достаточное количество флюса на микросхему.
5. Если работаем с пастой, обязательно после того как убрали трафарет, феном прогреть микросхему, для формирования контактов правильной формы. Дополнительно для этих целей может использоваться мелкозернистая наждачная бумага, Р500 ГОСТ Р 52381-2005.
6. Спиртом и зубной щеткой финально очистить микросхему.
7. Припаять чип на контактную площадку, установив его по ключу и зазорам.
8. 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

Подходящие марки

Существуют различные виды припоев для пайки, но стоит выделить наиболее подходящие для работы с микросхемами, которые можно найти на современном рынке. Одним из наиболее распространенных вариантов является ПОС 61. Он имеет следующий химический состав:

Технические характеристики материала выглядят следующим образом:

Также может использоваться аналог из той же серии ПОС 30. Он уступает по качествам, но обладает достаточно низкой температурой плавления, чтобы обеспечить комфортные условия проведения работ. Состав его практически не имеет примесей:

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

Безопасная работа с полупроводниковыми радиодеталями

Перед тем, как отпаять деталь с платы паяльником, необходимо знать следующее. Полупроводниковые элементы крайне чувствительны к перегреву. Также дорожки на печатной плате при высокой температуре или превышении длительности пайки могут отслоиться от подложки или оборваться, что еще хуже.

Температурные условия

Как проверить стабилитрон мультиметром

Температура жала паяльника должна составлять 200-250⁰С. При большей температуре могут произойти отслоение печатных дорожек и перегрев микросхемы. Такие же цели ставит время пайки одной ножки – не более 3-х секунд.

Обратите внимание! Некоторые сайты советуют для демонтажа ориентироваться не на температуру, а на мощность паяльника. Это неправильно. Температура у них одинакова, просто менее мощный может не справиться с плавлением припоя у вывода за счет интенсивного теплоотвода, а слишком мощным легко перегреть выводы и плату. Оптимальный вариант – паяльник мощностью 40 Вт.

Многие микросхемы чувствительны к статическому электричеству. Работать необходимо с надетым электростатическим браслетом и с заземленным инструментом.

Электростатический браслет

Флюс для пайки bga

На маркете представлено огромное количество производителей флюсов. В Bgacenter применяется широко распространенный FluxPlus. Следует обращать внимание на дату изготовления и срок годности флюса. Преимущества флюс-геля:

• безотмывочный (многие мастера рекомендуют всё равно отмывать);
• удобный дозатор, отсюда высокая точность дозирования во время паяльных работ;
• не выделяет неприятных запахов;
• обеспечивает хорошее растекание припоя по основному металлу, тем самым снижает поверхностное натяжение расплавленного припоя.

FluxPlus

В домашних условиях

Пайка микросхем в домашних условиях может потребоваться для ремонта сложной бытовой техники, материнских плат компьютеров.

Как правило, чтобы припаять ножки микросхемы, используют паяльник или паяльный фен.

Работа паяльником осуществляется с помощью обычного припоя или паяльной пасты.

В последнее время стал чаще применяться бессвинцовый припой для пайки с более высокой температурой плавления. Это необходимо для уменьшения вредного действия свинца на организм.

Какие приспособления потребуются

Для пайки микросхем, кроме самого паяльного оборудования, потребуются еще некоторые приспособления.

Если микросхема новая и выполнена в BGA-корпусе, то припой уже нанесен на ножки в виде маленьких шариков. Отсюда и название – Ball Grid Array, что означает массив шариков. Такие корпуса предназначены для поверхностного монтажа. Это означает, что деталь устанавливается на плату, и каждая ножка быстрым точным действием припаивается к контактным пятачкам.

Если же микросхема уже использовалась в другом устройстве и используется как запчасти, бывшие в употреблении, необходимо выполнить реболлинг. Реболлингом называется процесс восстановления шариков припоя на ножках. Иногда он применяется и в случае отвала – потери контакта ножек с контактными пятачками.

Для осуществления реболлинга понадобится трафарет – пластина из тугоплавкого материала с отверстиями, расположенными в соответствии с расположением выводов микросхемы. Существуют готовые универсальные трафареты под несколько самых распространенных типов микросхем.

Паяльная паста и флюс

Для правильной пайки микросхем необходимо соблюдать определенные условия. Если работа осуществляется паяльником, то жало его должно быть хорошо облужено.

Для этого используется флюс – вещество, растворяющее оксидную пленку и защищающее жало от окисления до покрытия припоем во время пайки микросхемы.

Наиболее распространенный флюс – сосновая канифоль в твердом, кристаллическом виде. Но, чтобы припаять микросхему, такой флюс не годится. Ножки ее и контактные пятачки обрабатывают жидким флюсом. Его можно сделать самостоятельно, растворив канифоль в спирте или кислоте, а можно купить готовый.

Припой в этом случае удобнее использовать в виде присадочной проволоки. Иногда он может содержать внутри флюс из порошковой канифоли. Можно приобрести готовый паяльный набор для пайки микросхем, включающий в свой состав канифоль, жидкий флюс с кисточкой, несколько видов припоя.

При осуществлении реболлинга используется паяльная паста, представляющая собой основу из вязкого материала, в которой содержатся мельчайшие шарики припоя и флюса. Такая паста наносится тонким слоем на ножки микросхемы с обратной стороны трафарета. После этого паста разогревается феном или инфракрасным паяльником до расплавления припоя и канифоли. После застывания, они образуют шарики на ножках микросхемы.

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;
• стабильность температуры.

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

Quick 861DE ESD Lead

Конструкция плат

Как проверить резистор мультиметром

Печатные платы отличаются количеством печатных слоев и способом установки радиодеталей:

• Однослойные;
• Двухслойные;
• Многослойные;
• Для DIP элементов;
• Для SMD компонентов.

На одной плате могут располагаться одновременно DIP и SMD элементы на одной или обеих сторонах. Многослойные печатные платы, кроме внешних слоев, имеют внутренние, которые обычно служат для общей экранировки или разводки цепей питания. Так, материнские платы современных компьютеров или мобильных телефонов имеют до семи слоев.

Многослойная печатная плата

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.

Паяльник для пайки

Подогрев снизу

Данный прием не только полезен в работе с паяльным феном, но и повышает удобство пайки.

Плату закрепляют зажимом, устанавливают 200-градусную температуру и прогревают в течение пяти минут, после чего начинают работать, как обычно.

При помощи термоскотча можно экранировать рядом стоящие элементы.

После снятия чипа вышеупомянутой оплеткой очищают контакты. Аналогичным образом поступают и с платой.

Все процедуры надо проводить аккуратно, чтобы не допустить повреждений схемы. Если под рукой нет оплетки из меди, удалить припой можно при помощи паяльника с утонченным жалом.

Микроскоп бинокулярный

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

Преимущество СМ0745:

• 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

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.

Демонтаж посредством отсоса

В основе этого метода выпаивания микросхем и других мелких деталей лежит принцип отсоса жидкости за счёт создания разряжения в зоне контакта.

Разряжение, в свою очередь, можно создать с помощью следующих инструментов:

• специального устройства, работающего по принципу велосипедного насоса (его называют оловоотсосом);
• отсоса в виде клизмы, который может совмещаться с паяльником и использоваться одновременно с разогревом контактной площадки.

Отсасывающие конструкции могут иметь самые различные исполнения (в виде поршня со штоком, например), но суть их от этого не меняется. Они были и остаются наиболее эффективным средством удаления жидкого припоя.

С применением бритвенного лезвия

Основной проблемой выпаивания микросхем является наличие у них нескольких ножек, из-за чего при разогреве одной из них остальные успевают остыть. Справиться с этим неудобством можно путём использования теплопроводящего приспособления, контактирующего сразу с несколькими ножками.

В этом случае тепловая мощность жала распределяется между ними равномерно и обеспечивает расплав припоя сразу в нескольких контактных зонах. В качестве такого приспособления может быть использовано простое бритвенное лезвие, для прогрева которого потребуется паяльник подходящей мощности или термофен.

При нагревании стального лезвия рекомендуется слегка раскачивать микросхему с выпаиваемой стороны, после чего можно будет с усилием выдернуть её из платы. Подобным же образом освобождается от припоя и второй ряд ножек.

Необходимый инструмент

Паяльник

Старые модели

Обеспечить нормальный прогрев контактных дорожек плат и выводов полупроводников позволяет правильно подобранный паяльник.

Универсальной конструкцией обладает старая модель ЭПСИ типа «Момент» с мощностью 65 ватт. Ее не сложно изготовить собственными руками.

Раньше широко использовались модели резистивного типа с нагревательным элементом из тонкой нихромовой проволоки.

Современные паяльники

Под конкретные условия пайки сейчас можно приобрести различные виды моделей, снабженные всевозможными функциями.

Например, для выпаивания микросхем, транзисторов и диодов специально создан паяльник с отсосом олова.

Он быстро разогревает слой застывшего припоя и легко удаляет его в жидком состоянии с контактной площадки.

Держатели радиодеталей

При нагреве ножки транзистора для залуживания и пайки всегда следует отводить тепло от корпуса и полупроводникового слоя каким-либо металлическим предметом.

С этой целью обычно применяют пинцет или зажим типа крокодил. Однако, удобнее всего работать медицинским инструментом с тонкими ножками, которым пользуются хирурги при проведении операций.

Фиксация электронных плат

Радиодетали и платы обычно имеют маленькие размеры, требуют надежной фиксации в пространстве. Паять их на весу опасно: небольшое неверное движение способно повредить всю конструкцию.

При работе с ними одна рука уже занята: в ней паяльник. А второй необходимо выполнять еще какие-то дополнительные действия. Выручают в этом случае заводские или самодельные тиски, держатели, струбцины. Ими необходимо обязательно пользоваться.

Иглы для пайки

Их в момент расплава припоя вставляют внутрь гильзы платы для отделения ножки радиодетали от контактной дорожки.

Домашнему мастеру можно купить готовый набор в магазине, например, через интернет в Китае или своем городе.

Для этих же целей хорошо подходят медицинские иглы от шприцов. Их наконечники требуется обточить до прямого угла.

Инструмент для удаления расплавленного олова

Существует несколько способов, позволяющих убрать жидкий припой из места расплава:

• стряхивание на пол, стол или другую поверхность;
• сметание кисточкой или щеткой;
• отсос;
• впитывание в специальную оплетку.

Первые два метода относятся к экстремальным, ими пользуются в крайних случаях. Для нормальной качественной работы подходят два последних способа.

Метод отсоса жидкого олова

Приспособленный для него инструмент называют оловоотсосом. Внешний вид и конструкция одной из многочисленных моделей показана на картинке.

Перед работой у него взводят пружину. Когда припой расплавлен до жидкого состояния, то наконечник устройства прикладывают к нему и нажатием кнопки заставляют усилием освобожденной пружины придать движение поршню для обеспечения разрежения, которое и втягивает жидкий металл в специальную полость.

Демонтажная оплетка

Она изготавливается плетением из мягкой медной проволоки. Работать с ней довольно просто: на расплавленный припой накладывают отрезок оплетки, а он быстро впитывает в себя жидкое олово.

Демонтажная оплетка продается в строительных магазинах. Альтернативой ей может служить экранирующая жила от старого коаксиального кабеля для телевизоров, выпускаемая еще в советские времена. Ее пропитывают флюсом их спирта и канифоли.