Монтаж компонентов типоразмера 030015 и другие возможности производственной базы А-КОНТРАКТ с новыми установщиками ASM Siplace SX2

|   Новости А-КОНТРАКТ

На производственной площадке А-КОНТРАКТ завершилась инсталляция и наладка новых автоматов ASM Siplace SX2 с программным обеспечением ASM Works,...

Далее

А-КОНТРАКТ: мы внедряем Индустрию 4.0 в контрактное производство электроники

|   Статьи А-КОНТРАКТ

В журнале "Компоненты и Технологии" №8, 2021 было опубликовано интервью с руководителями А-КОНТРАКТ, Максимом Поляничко и Сергеем Фёдоровым. Статья...

Далее

Реболлинг: вторая жизнь BGA микросхем. Часть 1

|   Новости и обзоры отрасли

По материалам публикации Криса Роберсона (Kris Roberso, MIT, BEST Inc.) «Светлое будущее реболлинга».

микросхема bga

Рынок электронных компонентов постоянно развивается. На одном из витков этого развития отрасль обрела компоненты типа BGA. Затем появились директивы RoHS и WEEE, сделав выполнение ремонта BGA микросхем весьма интересной и актуальной задачей, для решения которой неизбежно требуется прибегать к одному важному процессу – реболлингу, который необходим как для ремонта, удаления или замены BGA микросхемы, так и для её инсталляции на бессвинцовую печатную плату. В данной статье рассматривается история и причины возникновения реболлинга. Также освещаются способы и техники применения этого метода, которые помогут сделать выполнение реболлинга более удобным, а результат его работы – более надёжным и качественным.

Исторический экскурс

Микросхемы BGA появились в ответ на возросшую потребность рынка в миниатюризации и усложнении электронных устройств и, соответственно, используемых для их изготовления компонентов и печатных плат. Постоянное уменьшение габаритов ЭК и плат привело к тому, что шаг выводов достиг своего предела, дальнейшее его сокращение сделало бы невозможным пайку без образования перемычек. Выходом из сложившейся ситуации стали корпуса с матричными выводами. Благодаря переносу выводов на нижнюю часть компонента, доступная для соединений площадь увеличилась на 30-50%, при этом позволив оставить размер корпуса неизменным. Разработчики компонентов быстро оценили огромный потенциал корпусов с матричными выводами и стали активно использовать их в своих проектах. В идеальном мире подобные корпуса, и в особенности BGA, стали бы решением всех проблем с площадями при монтаже компонентов на платы. Но наш мир пока далек от идеального, поэтому и в работе с BGA бывают сложности, а точнее – необходимость с завидной регулярностью удалять и заменять эти микросхемы, а значит, выполнять реболлинг BGA.

Почему именно реболлинг?

Реболлинг шариков припоя в микросхеме BGA может потребоваться как при удалении или замене компонента, так и перед первичной установкой компонента на плату. В последнем случае реболлинг требуется, если необходимо использовать свинецсодержащую микросхему BGA, предназначенную для пайки оловом/свинцом, в бессвинцовой сборке.

Нередко встречается и обратная ситуация, когда бессвинцовый компонент в корпусе BGA должен быть установлен в свинецсодержащее устройство. Такая нестыковка случается, т.к. многие изготовители электронных компонентов в рамках оптимизации производственных процессов выпускают всю продукцию по бессвинцовой технологии, а их клиенты, выполняющие сборку электроники двойного назначения и приборов для медицинских применений, в силу различных причин вынуждены использовать свинец в своих изделиях. Бывает, что заказчики такой продукции прямо ставят производителю условие, по которому конечное устройство должно содержать некоторое количество свинца. Это актуально как для Европы и Америки, так и для России. Так, например, пункт о том, что используемый для пайки компонентов припой должен содержать не менее 1% свинца встречается в контрактах Министерства Обороны США (та же ситуация характерна и для российских компаний, составляющих свои договоры с учётом требований ГОСТ Р 56427-2015 – прим. переводчика).

В этом случае процедура реболлинга позволяет производителю установить бессвинцовую микросхему BGA в изготавливаемое устройство, поскольку даёт возможность заменить шарики припоя на свинецсодержащие.

Помимо описанной выше ситуации, реболлинг необходим, если компонент BGA требуется удалить и/или заменить по причине имеющегося дефекта микросхемы или выполненной пайки, а также в случае, если неповреждённую работающую микросхему BGA планируется использовать повторно.

микрочип bga

Демонтаж микросхемы BGA

Рассмотрим, как и что происходит на том этапе реболлинга, когда компонент BGA отделяется от печатной платы.

Для демонтажа BGA необходимо выбрать правильный временной/температурный профиль (термопрофиль) – набор параметров для паяльной печи или ремонтной станции, который определяет, как долго и до какой температуры следует нагревать устройство. Цель термопрофиля – расплавить частицы припоя внутри паяльной пасты или шарика BGA без перегрева или повреждения электронного компонента. При расчёте корректного временного/температурного профиля для удаления микросхемы BGA следует использовать в качестве отправной точки тот TTP, который был применён во время монтажа этой микросхемы на плату.

При нагреве устройства сплав припоя шариков BGA переходит в жидкое состояние, что позволяет удалить корпус BGA, не повредив ни саму микросхему, ни печатную плату, на которой она была установлена. При этом нужно быть готовым к тому, что часть шариков припоя прилипнет к печатной плате, часть - разделится между платой и микросхемой, а часть – останется на поверхности корпуса BGA. Кстати, в этом заключается главная причина, по которой данная процедура должна проводиться заранее, если затем планируется установка этой микросхемы в другое устройство. Шарики BGA должны располагаться равномерно на поверхности корпуса, чтобы при монтаже микросхему можно было разместить параллельно поверхности печатной платы.

Также немаловажно обратить внимание на удаление остатков припоя с поверхности микросхемы. Припой, сохранившийся с прошлой пайки, не может обеспечить должное качество паяного соединения из-за разрушения материала, неоднократно подвергавшегося нагреву. Об этом пойдёт речь далее.

Назад