reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Semicon Przemys艂 elektroniczny | 24 maja 2011

Dlaczego Reballing?

W zak艂adach naprawiaj膮cych sprz臋t elektroniczny, cz臋sto okazuje si臋, 偶e elementy typu BGA s膮 zbyt cenne lub czas ich dostawy zbyt d艂ugi, aby je odrzuci膰 po usuni臋ciu z p艂ytki. W贸wczas konieczne jest odtworzenie wyprowadze艅 uk艂ad贸w BGA w postaci kulek, w celu ich ponownego u偶ycia.
W zak艂adach naprawiaj膮cych sprz臋t elektroniczny, cz臋sto okazuje si臋, 偶e elementy typu BGA s膮 zbyt cenne lub czas ich dostawy zbyt d艂ugi, aby je odrzuci膰 po usuni臋ciu z p艂ytki. W贸wczas konieczne jest odtworzenie wyprowadze艅 uk艂ad贸w BGA w postaci kulek, w celu ich ponownego u偶ycia. Co wi臋cej, wprowadzanie dyrektyw RoHS oraz WEEE spowodowa艂o, 偶e w uk艂adach BGA, kt贸re wyposa偶one s膮 nadal w wyprowadzenia zawieraj膮ce o艂贸w nale偶a艂oby je wymieni膰, je艣li b臋d膮 montowane z u偶yciem technologii bezo艂owiowej. Bywa te偶 odwrotnie. Dzi艣 wi臋kszo艣膰 producent贸w wytwarza elementy elektroniczne zgodnie z dyrektywami RoHS i WEEE. Niestety, te same elementy bezo艂owiowe, kt贸re s膮 wykorzystywane szeroko w urz膮dzeniach elektroniki konsumenckiej, niekiedy sprawiaj膮 problemy w urz膮dzeniach dla przemys艂u militarnego oraz w urz膮dzeniach medycznych. Wtedy te偶 istnieje konieczno艣膰 reballingu wyprowadze艅 uk艂ad贸w BGA na technologi臋 o艂owiow膮. Proces reballingu uk艂ad贸w BGA mo偶na podzieli膰 na kilka g艂贸wnych etap贸w: 1. Przygotowanie uk艂adu BGA oraz p艂ytki elektronicznej 2. Przygotowanie szablonu 3. Nak艂adanie topnika 4. Nak艂adanie kulek 5. Lutowanie 6. Czyszczenie 7. Wygrzewanie 8. Kontrola jako艣ci po艂膮cze艅 Przygotowanie uk艂adu BGA oraz p艂ytki elektronicznej. Uk艂ady BGA oraz p艂ytka przed procesem reballingu powinny zosta膰 wygrzane w celu usuni臋cia wilgoci i tym samym wyeliminowania mo偶liwo艣ci powstania efektu 鈥瀙opcorningu鈥. Efekt ten jest bardzo niebezpieczny, bo niewidoczny dla nieuzbrojonego oka i mo偶e ujawni膰 si臋 mo偶e dopiero w procesie ponownego monta偶u uk艂adu. Zgodnie ze standardem JEDEC, wygrzewanie powinno si臋 przeprowadzi膰 w temperaturze 125掳C. Czas wygrzewania mo偶e wynosi膰 od 4 do 48 godzin i zale偶y od grubo艣ci obudowy uk艂adu oraz okre艣lonego przez producenta poziomu wra偶liwo艣ci komponentu na wilgo膰 (MSL 鈥 Moisture Sensitivity Level). Wska藕nik MSL okre艣la maksymalny czas przechowywania elementu wra偶liwego na wilgo膰 w warunkach otoczenia (30掳C/60%RH). Istnieje mo偶liwo艣膰 wygrzewania element贸w w ni偶szej temperaturze przy d艂u偶szym czasie, w przypadku kiedy uk艂ad lub p艂ytka mog膮 ulec zniszczeniu. Z uk艂adu oraz p艂ytki nale偶y r贸wnie偶 usun膮膰 pozosta艂o艣ci lutowia. Najbardziej popularnym i najszybszym sposobem jest wykorzystanie tasiemki miedzianej. Niestety ta metoda jest najtrudniejsza ze wzgl臋du na mo偶liwo艣膰 oderwania pad贸w i uszkodzenia soldermaski. W tym przypadku wa偶ny jest odpowiedni dob贸r grubo艣ci tasiemki, grota lutownicy oraz temperatury grzania. Kolejnym sposobem jest zanurzenie elementu w tyglu z roztopionym lutowiem. W tym celu jednak musimy zna膰 rodzaj stopu zastosowanego na pozosta艂o艣ciach wyprowadze艅 aby ustawi膰 odpowiedni膮 temperatur臋 i dodatkowo nie zanieczy艣ci膰 pozosta艂ego lutowia. Wad膮 tej metody jest fakt, 偶e powierzchnia pad贸w nie jest dostatecznie p艂aska, co utrudnia proces reballingu i wp艂ywa na ko艅cowy wymiar kulek. Inn膮 metod膮 jest u偶ycie urz膮dzenia do odsysania lutowia. Metoda ta jest niestety bardzo czasoch艂onna, ale najbezpieczniejsza dla pad贸w. Pozosta艂o艣ci po usuwaniu lutowia czy艣ci si臋 alkoholem izopropylowym. Po ka偶dym procesie nale偶y te偶 sprawdzi膰 powierzchni臋 czy nie zosta艂a uszkodzona. Przygotowanie szablonu Do nak艂adania kulek wykorzystuje si臋 szablony stanowi膮ce matryc臋 z otworami odpowiadaj膮cymi padom uk艂adu BGA. Plik Gerbera opisuj膮cy u艂o偶enie oraz wielko艣膰 otwor贸w mo偶na wygenerowa膰 na podstawie projektu uk艂adu lub te偶 na podstawie pomiaru jego wymiar贸w oraz 艣rednicy u偶ytych kulek. Grubo艣膰 szablonu powinna wynosi膰 co najmniej po艂ow臋 艣rednicy kulki BGA. Dla przyk艂adu, dla kulek o 艣rednicy 1 mm grubo艣膰 szablonu do reballingu wynosi 500梅600 渭m. Wa偶nym aspektem projektu szablonu jest r贸wnie偶 dob贸r 艣rednicy otwor贸w w szablonie. W celu zapewnienia poprawnego pozycjonowania kulek w szablonie 艣rednica otwor贸w powinna by膰 o 15% wi臋ksza od maksymalnej 艣rednicy kulki (z uwzgl臋dnieniem maks. tolerancji kulki). Szablony BGA, ze wzgl臋du na znaczn膮 grubo艣膰, wycina si臋 laserowo z u偶yciem spr臋偶onego tlenu jako gazu procesowego. Szablony wycinane s膮 na podstawie wygenerowanych uprzednio plik贸w Gerbera dla danego uk艂adu BGA. Zapewnia to wymagan膮 precyzj臋 szablonu oraz g艂adko艣膰 艣cian otwor贸w. Dodatkow膮 zalet膮 jest stosunkowo tani koszt wykonania takiego szablonu. Nak艂adanie topnika W procesie reballingu dobrze jest stosowa膰 topniki o du偶ej lepko艣ci, kt贸re s膮 dobrze rozpuszczalne w wodzie. Zapewniaj膮 one, 偶e kulki w procesie ich nak艂adania b臋d膮 trzyma膰 si臋 pad贸w lutowniczych, pod艂o偶e b臋dzie dobrze przygotowane do lutowania a same pady b臋d膮 zwil偶one na ca艂ej powierzchni pod艂o偶a. Nie zaleca si臋 stosowania topnik贸w typu No-Clean. S膮 one zbyt ma艂o aktywne, 偶eby pozwoli艂y na poprawne zwil偶enie pad贸w uk艂adu BGA. Nie s膮 r贸wnie偶 rozpuszczalne w wodzie, tym samym ci臋偶ko jest usun膮膰 pozosta艂o艣ci topnika po lutowaniu. Topnik nale偶y nak艂ada膰 cienk膮 warstw膮 na ca艂膮 powierzchni臋 elementu od strony pad贸w. Nak艂adanie kulek Proces nak艂adania kulek najlepiej przeprowadzi膰 jest u偶ywaj膮c specjalnego uchwytu. Jego unikalna konstrukcja pozwala w 艂atwy spos贸b wycentrowa膰 dowolny szablon w stosunku do uk艂adu BGA. Kulki wysypywane s膮 na szablon i mi臋kk膮 szczoteczk膮 umieszczane w otworach. Pozosta艂e kulki s膮 usuwane w celu ponownego u偶ycia. Lutowanie Lutowanie kulek do uk艂adu przeprowadza si臋 najcz臋艣ciej na urz膮dzeniach zwanych stacjami naprawczymi. Maj膮 one g贸rny i dolny promiennik ciep艂a, termopary do pomiaru temperatury oraz mog膮 rejestrowa膰 przebieg procesu. Dzi臋ki temu mo偶liwe jest dok艂adne ustawienie profilu lutowania dla ka偶dego uk艂adu BGA. Jest to jeden z najwa偶niejszych czynnik贸w wp艂ywaj膮cych na poprawno艣膰 reballingu. Profil lutowania jest uzale偶niony od kilku czynnik贸w takich jak: rodzaj i masa elementu, jego wymiary oraz rodzaj u偶ytego stopu lutowniczego kulek. Przy ustalaniu profilu temperaturowego dla danego uk艂adu nale偶y zawsze sugerowa膰 si臋 zaleceniami producenta. Czyszczenie Naj艂atwiejszym sposobem czyszczenia uk艂adu z pozosta艂o艣ci topnika jest oczywi艣cie mycie r臋czne. W przypadku serii prototypowych lub ma艂ych jest to ekonomicznie uzasadnione, jednak przy wi臋kszych partiach bardziej op艂acalny staje si臋 zakup urz膮dzenia myj膮cego. Spowodowane jest to mniejszym zu偶yciem 艣rodka myj膮cego oraz powtarzalno艣ci膮 rezultat贸w. Najlepsze obecnie 艣rodki myj膮ce to te, kt贸re bazuj膮 na wodzie. S膮 one stosunkowo tanie, efektywne w usuwaniu topnik贸w i 艂atwe do przechowywania. Wygrzewanie Pomimo najlepszych wytycznych normy JSTD-033 w zakresie kontroli poch艂aniania wilgoci przez elementy elektroniczne, pojawiaj膮 si臋 przypadki kiedy poziom MSL nie jest znany. Ma to miejsce mi臋dzy innymi po wykonanym procesie reballingu. Zak艂ada si臋 wtedy mo偶liwie najgorszy poziom MSL dla uk艂adu i wygrzewa go przez okres 48 godzin w temperaturze 125掳C. Kontrola jako艣ci po艂膮cze艅 Kontrola powinna dotyczy膰 pozosta艂o艣ci topnika po lutowaniu oraz niepolutowanych kulek. Wymagana jest dok艂adna inspekcja, aby zapobiec p贸藕niejszej korozji, a tym samym zwi臋kszy膰 niezawodno艣膰 po艂膮cze艅. Do tego celu najlepiej wykorzysta膰 mikroskop stereoskopowy lub inne narz臋dzie z powi臋kszeniem optycznym. Urz膮dzenia do reballingu Proces reballingu uk艂ad贸w BGA jest bardzo skomplikowany i precyzyjny do przeprowadzenia. Bez zaawansowanych narz臋dzi, znajomo艣ci proces贸w lutowania mo偶na 艂atwo doprowadzi膰 do uszkodzenia cz臋sto drogich i trudno dost臋pnych element贸w typu BGA. Przyst臋puj膮c do takiej wymiany nale偶y zdawa膰 sobie dok艂adnie z tego spraw臋 i najlepiej wyposa偶y膰 si臋 w odpowiedni膮 stacj臋 lutownicz膮. Autorem artyku艂u jest Piotr Ciszewski, z firmy Semicon
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
February 22 2019 14:26 V12.2.6-1