Rilavorazione BGA: una guida completa alla riparazione di Ball Grid Array

Introduzione

La rilavorazione BGA indica in realtà il modo in cui i componenti Ball Grid Array vengono riparati o sostituiti su un PCB.

In particolare, nel processo di rilavorazione BGA sono inclusi quattro compiti principali, a partire dal riscaldamento della scheda e dalla rimozione di BGADopodiché la scheda viene pulita e viene montato un nuovo componente. 

Il successo della rilavorazione BGA dipenderà in larga misura dalla vostra abilità nel controllo del calore e nella pulizia.  

Quali strumenti sono necessari per la rilavorazione BGA?

Per la rielaborazione BGA, avrai bisogno dei seguenti strumenti:

• Cinturino da polso
• Alcool isopropilico
• flusso liquido
• Ugello riscaldante
• Stoppino per saldatura
• Pasta per saldature
• Mini stencil
• Pinzetta
• macchina a raggi X

Qual è il processo di rielaborazione BGA?

I semplici passaggi del processo di rielaborazione BGA sono:

Fase 1: preparazione del sito per la rielaborazione

Devi preparare il sito prima di rimuoverlo. Le attività di preparazione del sito includono quanto segue:

• Utilizzare il cinturino da polso con messa a terra della stazione per garantire condizioni di sicurezza sul posto.
• Utilizzando alcol isopropilico, pulire accuratamente l'area BGA della scheda.
• Attorno al perimetro del BGA, applicare il flusso liquido. Durante il riflusso, aiuterà nel processo di trasferimento del calore.
• Sulla stazione di rilavorazione BGA, fissare una scheda e calibrare l'ottica.

Fase 2: Rimozione BGA

Puoi riscaldare il BGA e rimuoverlo applicando il flusso. Per rimuovere il BGA, procedi come segue:

• Posizionare un ugello di preriscaldamento sotto la scheda, centrato sotto il BGA.
• Per riscaldare delicatamente la tavola, impostare il preriscaldatore a 150°C e lasciarla riscaldare per uno o due minuti.
• L'ugello di riscaldamento IR superiore deve essere posizionato a 1 mm dalla superficie, direttamente sopra il BGA.
• Impostare l'elemento riscaldante superiore a 350°C.
• Per far saltare la zona BGA con calore infrarosso, accendere l'ugello superiore. Prestare attenzione alla temperatura.
• Per la rifusione, continuare a riscaldare la saldatura finché non ha raggiunto circa 240°C – 260°C.
• Per garantire la completa liquefazione della lega per saldatura, mantenere la temperatura di riflusso a quel livello per 30-45 secondi.
• Utilizzando uno strumento di presa, estrarre con attenzione il BGA dalla sua sede dopo aver sollevato l'ugello superiore.
• Per evitare di danneggiare i cuscinetti, riscaldarli e rimuoverli gradualmente.
• Assicurarsi che la saldatura residua rimanga sui pad dopo aver rimosso il BGA. 

Fase 3: Pulizia del sito per la rielaborazione

Prima di procedere alla rielaborazione, il sito deve essere accuratamente pulito una volta rimosso il BGA:

1. Per eliminare tutti i residui di saldatura dai pad, utilizzare uno stoppino per saldatura riempito di flusso.
2. Per accertarsi che non vi siano sollevamenti o danni, esaminare i cuscinetti al microscopio.
3. Utilizzare un saldatore impostato a 350°C per inumidire delicatamente i cuscinetti sollevati.
4. Per una superficie pulita, utilizzare alcol isopropilico per rimuovere eventuali residui di flusso. 

Fase 4: Sostituzione delle sfere di saldatura

Sostituire le sfere di saldatura sui pad BGA per il riassemblaggio nei seguenti modi:

1. Utilizzare piccole quantità di pasta saldante per centrare una parte dei pad con un erogatore o uno stencil.
2. Utilizzando una pinzetta, seguendo lo schema delle palline, posizionare una nuova pallina di saldatura su ogni punto della pasta.
3. Assicuratevi che la sfera di saldatura sia posizionata correttamente e non si sovrapponga.
4. Riscaldare il sito a 150°C. Utilizzare un ugello riscaldante per fissare le palline nella loro posizione corretta in modo che non causino un riflusso.

Fase 5: Nuovo allineamento BGA e installazioni

Ora puoi allineare e saldare il nuovo BGA sulla scheda nei seguenti modi:

1. Posizionare il BGA sopra il sito con un utensile di prelievo. Assicurarsi che si adatti perfettamente ai fiduciali.
2. Portare il BGA sui pad. Applicare una leggera pressione verso il basso per farlo toccare il punto di autocentratura.
3. È possibile utilizzare un microscopio per verificare se le sfere di saldatura toccano correttamente la pasta saldante sui pad.
4. Applicare del flusso lungo i bordi per garantire il flusso della saldatura.
5. Utilizzare un ugello riscaldante per rifondere la lega per saldatura mantenendo un profilo termico che raggiunga il picco a 250°C.
6. Riscaldare costantemente la saldatura finché non è completamente legata alle piazzole.
7. Attendere che il gruppo si raffreddi.

Fase 6: Ispezione di qualità congiunta

Esaminare i giunti BGA dopo la sostituzione per verificarne la qualità:

1. Ispezionare visivamente le giunture esterne per confermare la corretta formazione del filetto.
2. Utilizzare una macchina a raggi X per controllare le giunzioni di saldatura nascoste sotto il BGA.
3. Assicurarsi che tutti i giunti siano completamente formati, senza cortocircuiti o connessioni aperte.
4. Se necessario, acquisire immagini ad alto ingrandimento per documentare il processo di rielaborazione.

Passo 7: test

Eseguire test funzionali sulla scheda per confermare la riuscita della rielaborazione:

1. Eseguire test in-circuit se sono disponibili apparecchiature di prova.
2. Accendere il sistema e verificarne il funzionamento durante il normale funzionamento.
3. Eseguire autotest, diagnosi o routine di test funzionali sulla scheda.
4. Eseguire nuovamente il test e verificare eventuali parametri precedentemente fuori specifica.
5. Registrare tutti i risultati dei test elettrici a scopo di documentazione.

Errori di rilavorazione BGA che devi evitare

Gli errori più comuni da evitare nella rilavorazione BGA sono:

1. Preparazione inadeguata

Il successo o il fallimento dipenderanno da quanto bene ci si è preparati. 

Prima di toccare il BGA, è necessario effettuare i preparativi necessari.

Per prima cosa, controlla la dimensione della sfera di saldatura. Controlla la complanarità delle sfere di saldatura e del dispositivo. Pensa e scegli il tipo di pasta saldante, lo stencil e le leghe. 

2. Selezione errata dell'attrezzatura

Quando si gestisce la rilavorazione BGA, è necessario disporre degli strumenti giusti. Si dovrebbero scegliere attrezzature sufficientemente resistenti per svolgere attività ripetitive. Utilizzare strumenti di alta qualità ridurrà al minimo il rischio di rilavorazioni. Tagliare gli angoli nelle attrezzature può causare più problemi. 

3. Mancanza di formazione degli operatori

Per diventare un tecnico BGA è richiesta una formazione adeguata. Una solida comprensione di come i diversi materiali lavorano insieme e di come funzionano i diversi strumenti è molto importante. Dovresti anche avere una solida conoscenza di quando iniziare il processo di riparazione BGA e dei passaggi che intraprenderai in seguito. 

4. Scarso sviluppo del profilo di rielaborazione BGA

Per le rilavorazioni BGA si consiglia un profilo termico accurato.

Con un profilo termico in atto ci vorrà molto meno tempo e fatica. 

Se il tuo profilo termico non è accurato, aumenterà il rischio di danneggiare il BGA e Componenti PCB. 

La termocoppia deve essere installata sul PCB per la creazione del profilo termico. Infine, esamina i dati che ricevi dai sensori. 

5. Danni collaterali da calore

Danni collaterali si verificano se si esegue il thermal profiling in modo errato. Il danno creerà più problemi in seguito in base al livello di intensità. 

Dovresti applicare il calore con cautela. Assicurati che sia sempre al livello corretto. Una temperatura ottimale per un componente può danneggiarne un altro. Ecco perché avere il giusto profilo termico è importante per ridurre la migrazione del calore. 

6. Ispezione post-collocamento insufficiente

I componenti BGA sono complessi. E devi ispezionarli per garantire connessioni di saldatura prive di difetti. Puoi prevenire i guasti se li ispezioni in anticipo. 

Tuttavia, per raggiungere questo obiettivo, i tecnici si affidano a tre metodi di ispezione principali:

1. Ispezione ottica: È possibile utilizzare gli endoscopi per vedere piccoli difetti che non sarebbero visibili a occhio nudo. 
2. Test elettrici: Testa la stabilità del BGA tramite corrente elettrica. 
3. Imaging a raggi X: Per ottenere un quadro completo delle giunzioni di saldatura vengono utilizzati strumenti avanzati a raggi X. 

Durante le ispezioni, si scopre che il BGA orientato in modo errato è uno dei problemi più comuni. Non garantire un posizionamento accurato può causare danni da calore. 

7. Configurazione scadente delle stazioni di rilavorazione BGA

Devi avere un'adeguata per una rilavorazione BGA di successo. Una stazione di rilavorazione ben attrezzata dovrebbe includere strumenti essenziali come: 

• Elettronica supplementare
• Software specializzato
• Uno strumento di aspirazione con pressione regolabile
• Camere
• Un regolabile Tabella XY
• Un sistema di allineamento del prisma a fascio diviso
• Un sistema a temperatura controllata.

PCB di diverse dimensioni possono essere gestiti utilizzando questi strumenti. Ma dovrai mantenerli correttamente per evitare guasti.

8. Estrema perdita di saldature

Ciò accadrà se non viene selezionata la pasta saldante giusta. Gli attacchi si indeboliscono a causa di questi problemi e sarai gravato da ulteriori rielaborazioni.  

Perché la rilavorazione BGA è difficile?

Sebbene il BGA abbia un'elevata densità di circuiti, i suoi giunti di saldatura nascosti e il passo fine rendono estremamente difficile la rielaborazione dei componenti difettosi. 

Tuttavia, le loro giunzioni di saldatura nascoste e il passo fine rendono difficile la rielaborazione dei componenti difettosi. La rielaborazione BGA può essere dura per i seguenti motivi:

• Inaccessibilità della saldatura: I giunti di saldatura si trovano sotto il package. Pertanto, non sono raggiungibili per un accesso diretto.
• Piccoli cuscinetti/palline: La spaziatura ridotta tra i tamponi riduce la precisione dell'applicazione del calore.
• Massa termica: I BGA di grandi dimensioni assorbono calore, rallentando il processo di fusione.
• Crollo durante il riflusso:  Se la saldatura si liquefa i componenti possono allentarsi e collassare
• Stress da deformazione: Le tavole potrebbero presentare delle crepe a causa della dilatazione termica non uniforme.  
• Allineamento di precisione: Per il corretto posizionamento durante l'assemblaggio è richiesta una precisione estrema.    
• Complessità del processo:    Regolare correttamente il riscaldamento per ottenere i risultati desiderati.  

Puoi facilmente raggiungere il successo nelle rilavorazioni BGA. Con gli strumenti giusti e l'esperienza.  

Domande frequenti

A cosa serve una stazione di rilavorazione BGA?

Una stazione di rilavorazione BGA sostituisce, ripara o rimuove i componenti BGA dai PCB (circuiti stampati).

Quante volte può essere rielaborato un BGA?

Di solito, un BGA può essere rielaborato una o due volte. Tuttavia, con ogni ciclo di rielaborazione, l'affidabilità dei componenti BGA diminuisce.

Qual è la spaziatura minima per BGA?

0.4 mm è la spaziatura minima per BGA, mentre 0.5 mm è la spaziatura convenzionale.

Come posso convalidare una rielaborazione BGA riuscita?

La prima cosa che devi fare è ispezionare tu stesso i giunti. Puoi usare anche una radiografia per l'ispezione. Inoltre, devi controllare l'allineamento dei pad. Infine, esegui la diagnostica e i test funzionali prima di accendere la scheda. 

Considerazioni finali 

Il processo di rielaborazione BGA non è facile. Ma se ricevi la formazione adeguata, puoi lentamente diventare un tecnico esperto di rielaborazione BGA. E con gli strumenti e i processi giusti in atto, puoi continuare a rilavorare BGA alla perfezione.