Bga видеокарта что это
Термин реболлинг (реболлинг от англ. reballing — накатывание шаров) — это методика «лечение» отвала BGA чипов заменой шариков припоя, которые располагаются на подложке чипа BGA.
Является частью процесса re-work — ремонта электроники (PCB, печатных плат) с помощью паяльной станции (воздушной или инфракрасной) и/или термофена.
Реболлинг нужен в том случае, когда происходит отвал в местах соприкосновения чипа (BGA) и платы (PCB). Компонент (чип) перестаёт работать вследствие нарушения электрического контакта.
В большинстве случаев проблема так называемого отвала чипа происходят из-за деформации при перегреве или из-за использования низкокачественного припоя. В свою очередь к деформации и отвалу шаров припоя может приводить эксплуатация электроники в условиях постоянного перегрева.
Мы настоятельно рекомендуем проводить чистку ноутбука от пыли и замену термопасты не реже 1 раза в год для профилактики перегрева ноутбука.
До принятия дериктивы RoHS (Данная директива ограничивает использование потенциально опасных элементов в электротехническом и электронном оборудовании, в данном случае свинец) производители применяли припои с содержанием свинца. После принятия директивы в 2006 году свинцовые припои попали под запрет, и, компании были вынуждены использовать другие сплавы. Вследствие этого с 2006 года количество брака в электронике выросло в несколько раз.
Реболлинг чаще всего применяется при ремонте ноутбуков (материнских плат) и ремонте видеокарт, так как стоимость процедуры намного меньше стоимости целого модуля. При замене северного моста реболлинг не производиться, если чип сразу встал на свою место.
Роль ИК-станции для замены BGA чипов
Инфракрасная станция это поддон с керамическими плитками, на которые подаётся напряжение и они греются. ИК-станция нужна чтобы равномерно нагревать плату при замене BGA чипа.
Дело в том, что текстолит имеет плохую теплопроводность: тепло быстро рассеивается, слабо удерживается и плохо распределяется. Поэтому мы греем платы с нижней стороны равномерно и по всей площади с помощью ИК-станции. Плитки медленно нагревают воздух, а воздух в свою очередь медленно разогревает плату.
Если паять без нижнего подогрева плату с BGA чипом, причём дуя на него, например, феном, то грелись бы только верхние слои всего BGA бутерброда и температура сверху (на кристалле) была бы намного больше, нежели внизу, где шары и посадочная площадка, а сама плата под чипом вообще была бы холодная.
Такого быть не должно, потому что кристалл не любит высоких температур и может начать деградировать от их воздействия или просто лопнуть.
Даже в случае, если разогреть весь BGA бутерброд и его нижнюю часть до температуры плавления припоя снизу, то всё равно нельзя его припаивать на плату, потому что плата под чипом холоднее и припой просто не сможет хорошо припаяться. Сама конструкция начнёт разваливаться на глазах, чернеть и начнёт взбухать текстолит на подложке (отслаиваться). Такой BGA чип и плату уже не восстановить.
Чтобы избежать такого исхода мы и используем нижний подогрев. Помимо этого, если использовать только локальный подогрев, то в другом месте, где плата холодная, она начнёт выгибаться и посадить чип уже проблематичнее. Это происходит из-за конструкции текстолита.
Текстолит имеет множество слоёв, и в случае, когда в одном месте он разогрет, а в другом нет, то в месте, где "соприкасается" разогретый слой с холодным, он расширяется, но расширяются не все слои как положено, а только некоторые. Из-за этого и выгибает плату. Чтобы всего этого избежать мы используем ИК-паяльную станцию.
Равномерно нагревая всю плату снизу мы можем смело греть сверху BGA чип даже феном, потому что тепло сразу же и сверху, и снизу. В таком случае мы можем рассчитывать, что нам потребуются меньшие температуры для нагревания BGA бутерброда, и в следствии мы не "ужарим" кристалл.
Года 3-4 назад судьба распорядилась так, что в руки мне попал ноутбук Asus G2S. Счастье моё длилось ровно до прошлой зимы, когда ни с того, ни с сего на экране стали появляться артефакты, особенно при запуске игрушек или «мощных» приложений, активно работающих с видеочипом. В результате оказалось, что проблема именно в нём. Nvidia для практически всей геймерской линейки G2 поставляла видеочипы с браком (отслоение контактов между самим кристаллом и подложкой), который обнаруживался лишь через пару лет интенсивной работы. Решение было однозначным – замена видеочипа. Но что делать со старым?! Ответ на этот вопрос пришёл на редкость быстро…
Много трафика под катом
Дело в том, что в качестве «хобби» я читаю лекции в СУНЦ МГУ (школа Колмогорова), и меня давно просили подготовить материал по микро и наноэлектронике, где бы объяснялось как, где и в каких условиях производят флешки, процессоры и т.д. А тут такой ценный образец пропадает, так что буквально через день старенький видеочип лежал под алмазным кругом микротома.
Наш старенький, но добротный Accutom-2. В корпорации добра даже нормальной фотографии этого девайса не нашлось.
Наверное, поступил глупо, что не снял видео процесса разрезания самого чипа, но что поделать – c’est la vie. Когда в руках у меня оказалось 3 части, то разочарованию не было предела. Оказалось, что срез был довольно грубым (хотя я рассчитывал, что микротом сможет разрезать ровно и оставить после себя гладкую поверхность), и пришлось ещё долго и упорно шлифовать и полировать торцевую поверхность чипа, которую я затем рассмотрел под электронным микроскопом.
О пользе полировки
Кстати, польза от полировки видна невооружённым взглядом, точнее вооружённым, но только оптическим микроскопом:
Слева фотографии до полировки, справа – после. Верхний ряд фотографий – увеличение 50x, нижний – 100x.
После полировки (фотографии справа) уже на увеличении 50x видны медные контакты, соединяющие отдельные структуры чипа. До полировки, они, конечно же, тоже проглядывают сквозь пыль и крошку, образовавшуюся после резки, но разглядеть отдельные контакты вряд ли удастся.
Электронная микроскопия
Оптика даёт 100-200 крат увеличения, однако это не идёт ни в какое сравнение с 100 000 или даже 1 000 000 крат увеличения, которое может выдать электронный микроскоп (теоретически для ПЭМ разрешение составляет десятые и даже сотые доли ангстрема, однако в силу некоторых реалий жизни такое разрешение не достигается). К тому же, чип изготовлен по техпроцессу 90 нм, и увидеть с помощью оптики отдельные элементы интегральной схемы довольно проблематично. А вот электроны вкупе с определёнными типами детектирования (SE2 – вторичные электроны) позволяют визуализировать разницу в химическом составе материала и, таким образом, заглянуть в самое кремниевое сердце нашего пациента, а именно узреть сток/исток, но об этом чуть ниже.
Печатная плата
Итак, приступим. Первое, что мы видим – печатная плата, на которой смонтирован сам кремниевый кристалл. К материнской плате ноутбука он крепится с помощью BGA пайки. В ходе разработки лекции для школьников я пользовался довольно подробными публикациями от компании Intel на Хабре, однако недавно нашёл пару видео фрагментов с канала Discovery о кремниевой электронике. Например, в этом видеофрагменте рассказано о том, как кремниевый чип устанавливается на подложку, а также как эти маленькие (~0,5 мм в диаметре) оловянные шарики упорядоченно размещаются на печатной плате. Китайцы с их трудолюбием и усердием тут совершенно ни при чём:
BGA пайка.
BGA пайка.
Сам же кристалл устанавливается на некое подобие BGA, давайте назовём его «mini»-BGA. Это те же шарики из олова, которые соединяют маленький кусочек кремния с большой многослойной печатной платой, только их размер гораздо меньше.
Сравнение BGA и mini-BGA пайки.
Сравнение BGA и mini-BGA пайки.
Кстати, между кристаллом и печатной платой находится очень много «шариков», которые, по всей видимости, являются своего рода заполнителем пустого пространства между этими элементами и, возможно, способствуют отводу тепла от самого чипа к PCB.
Множество шарообразных частиц заполняют пространство между чипом и печатной платой. А вы видите уже проглядывающие контакты на самом видеочипе?!
Элемент обвязки
Микротом позволил аккуратно разрезать один из элементов обвязки, который, судя по всему, является либо SMD резистором, либо конденсатором. Но, честно говоря, я ожидал увидеть всё что угодно, только не полосатую структуру (т.е. данный элемент собран послойно из нескольких материалов, о чём свидетельствует разность контраста), поэтому если есть знающие люди, то Ваши комментарии очень помогут разобраться.
Оптическая фотография элемента обвязки видеочипа.
Оптическая фотография элемента обвязки видеочипа.
Оптическая фотография элемента обвязки видеочипа.
СЭМ-фотография элемента обвязки видеочипа.
СЭМ-фотография элемента обвязки видеочипа.
Кристалл NVidia 8600GT собственной персоной
Итак, вроде все элементы чипа NVidia 8600 GT мы увидели, кроме самого главного – устройства самого камня, а точнее очень тонкого слоя на нём. О том, как кварцевый песок превращается в высокочистый монокристаллический кремний можно узнать из блога компании Intel или из следующего видео, опять-таки от канала Discovery:
Чтобы гонять электроны по своим медным и полупроводниковым контактам пластины из кремния прошли множество стадий обработки, а я взял и всё испортил, препарировал бедный чип. Но не буду долго томить… Вот, ради чего я так долго мучился, и что хотел увидеть – отдельные элементы, выполненные по техпроцессу 90 нм:
Отдельные элементы современной компьютерной техники.
Еле заметная разница в контрасте – это и есть те самые стоки/истоки, которые помогают нам с Вами работать за компьютером, играть в компьютерные игры, смотреть фильмы, слушать музыку и т.д. Размер структур составляет, по моим подсчётам, около 114 нм, учитывая ~10% в шкале и расчётах, а также особенности литографии, эта цифра очень хорошо согласуется с заявленным техпроцессом.
Далее будет ещё несколько фотографий видеочипа:
Заключение
Многое из увиденного внутри видеочипа меня поразило. Элемент обвязки – вообще, полосатый шедевр. И этим я с удовольствием поделился со школьниками на открытии олимпиады по нанотехнологиям, очный тур которой проводился в Москве в апреле месяце. На открытии мне довелось прочитать подготовленную лекцию.
Конечно, публикации от Intel, фото, найденные в Интернете с помощью корпорации добра, красивые картинки и анимация – отличная вещь, позволяющая быстро получить требуемую информацию и знание. Однако когда лично ты разрезаешь чип, изучаешь его, не отрываясь от экрана монитора часами, и видишь, что техпроцесс действительно 90 нм, что кто-то смог создать, просчитать всю эту конструкцию до мельчайших деталей, то в этот момент чувствуешь радость и гордость за человечество, которое создало такой совершенный продукт. Это просто WOW!
P.S. Если данный материал будет уважаемым хабралюдям интересен, то можно продолжить. Уже в полуготовом виде на сегодняшний день в коробочке аккуратно лежат мёртвая и препарированная флешка, HDD, кусочек CD диска и резистивный дисплей китаефона.
P.P.S. Пока я выкраивал время на подготовку материала на Хабре появилась аналогичная статья о Pentium III, так что будем считать это продолжением.
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:
В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»
Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 или Z333281944680)
Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)
Процесс снятия шариковых выводов (деболлинг)
После снятия BGA компонента с платы необходимо убрать оставшийся припой как с платы, так и с самого компонента!(собственно эта процедура и называется деболлинг) Существует много инструментов, которые позволяют снять остатки припоя с BGA компонента. Это могут быть как вакуумные инструменты с горячим воздухом, так и паяльники, так же существуют низкотемпературные установки пайки волной, которые более предпочтительны в данном случае, они не сильно нагревают компонент, из чего следует что шансов повредить компонент нагревом стремиться к нулю!
Поскольку паяльники с температурным контролем пайки не так редки, мы опишем процесс деболлинга с использованием паяльника с жалом.
Внимание: Процесс деболлинга содержит множество потенциально опасных для чипа механических и температурных стрессов, по этому следует быть аккуратней.
Инструменты и материалы
- Флюс
- Паяльник
- Изопропиловые салфетки
- Оплётка (Плетёнка) (Медная лента для удаления припоя)
- Антистатический коврик (Излишней ESD защиты не бывает)
Дополнительные рекомендуемые инструменты
- Микроскоп
- Вытяжка для облегчения удаления дыма, образующихся в процессе выпаивания
- Защитные очки
- Подготовка
- Разогрейте паяльник.
- Убедитесь что вы защищены от статики.
- Перепроверьте каждый чип на загрязнение, пропущенные контактные площадки, а также паяемость.
- Оденьте защитные очки.
Примечание: Проведение сушки компонента, для удаления влажности рекомендуется делать до выполнения его деболлинга.
Последовательность действий
Положите BGA компонент на антистатический коврик, стороной контактных площадок вверх. Нанесите равномерно Флюс пасту на BGA компонент. (Слишком малое количество флюса сделает процесс деболлинга затруднительным.)
Используя плетёнку и паяльник, чтобы снять шарики припоя с контактных площадок Чипа. Положите плетенку на чип поверх флюса, после чего прогревайте паяльником. Перед тем, как сместить плетенку по поверхности чипа, дождитесь чтобы паяльник ее прогрел и расплавил шарики припоя.
ВНИМАНИЕ:
Не надавливайте на чип жалом паяльника. Излишнее давление может повредить чип или поцарапать контактные площадки. Для достижения лучших результатов , прочистите BGA компонент с помощью чистого куска плетенки.
После Удаления припоя с поверхности чипа, Сразу же очистите чип с помощью салфетки, смоченной в изопропиловом спирте. Своевременная очистка чипа облегчит удаление остатков флюса.
Протирая поверхность чипа, удалите с него флюс. Постепенно сдвигайте чип при протирке на более чистые участки салфетки. При очистке всегда поддерживайте за противоположную сторону чипа.
Примечание:
1. Никогда не очищайте BGA чип загрязненным участком салфетки.
2. Всегда используйте новую салфетку для каждого нового чипа.
Рекомендуется, чтобы проверка проводилась под микроскопом.
Проверяйте чистоту контактных площадок, поврежденные площадки и неудаленные шарики припоя.
Примечание:
Поскольку флюс имеет коррозийное действие, рекомендуется провести дополнительную очистку, в случае, если реболлинг чипа не будет сделан сразу.
Нанесите деионизованную воду (Вода не имеющая электически заряженных частиц.(ионов)) на контактные площадки чипа и потрите их щеткой (можно использовать обычную зубную щётку). Это поможет смыть остатки флюса с чипа. После чего просушите чип сухим воздухом. Повторно проверьте поверхность (Шаг 4).
Если чип будет некоторое время лежать без нанесенных шариков, необходимо убедиться. Что его поверхность очень чистая. Погружение чипа в воду на любой промежуток времени НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ.
Видео: реболлинг BGA
Очистка фиксатора
В течение процесса реболлинга BGA, фиксатор становится все более липким и загрязненным. Необходимо очистить остатки флюса с фиксатора для того, чтобы трафарет сидел в нем правильно. Ниже описанный процесс подходит как для гибких, так и для жестких фиксаторов. Для лучшей очистки неплохо применять ванну с ультра звуковой очисткой
Инструменты и материалы
- Поддон для очистки
- Щеточка
- Стакан
- Деионизованная вода
Дополнительно рекомендуемый инструмент
Вымочите фиксатор для трафаретов BGA в теплой деионизованной воде примерно 15 минут.
Выньте фиксатор из воды и потрите его щеткой.
Промойте фиксатор деионизованной водой. Дайте ему высохнуть на воздухе.
Подготовка к монтажу BGA компонента
Инструменты и материалы
- BGA трафарет
- Держатель для трафарета
- Флюс
- Деионизованная вода
- Поддон для очистки
- Щетка для очистки
- Пинцет
- Кислотоупорная щетка
- Печь оплавления или система пайки
Дополнительно рекомендуемые инструменты
- Микроскоп
- Напальчники
- Подготовка
Перед тем, как вы начнете, убедитесь, что фиксатор для трафарета чист.
Последовательность действий
Выставьте температурный профиль для оборудования, выполняющего оплавление припоя.
-
Шаг 1 — Вставка трафарета
Разместите трафарет в фиксаторе. Убедитесь, что трафарет плотно зафиксирован. Если трафарет согнут или помят в фиксаторе, процесс восстановления не получится. Помятие, как правило, является следствием загрязнения фиксатора или плохой его регулировки под трафарет.
Используйте шприц для нанесения небольшого количества флюса на чип.
Примечание: Перед тем как начать, убедитесь. что поверхность чипа чиста.
Используя кисточку равномерно распределите флюс по стороне контактных площадок BGA чипа. Постарайтесь покрыть каждую контактную площадку тонким слоем флюса.
Убедитесь, что все контактные площадки покрыты флюсом. Старайтесь нанести флюс тонко и равномерно, при толстом слое будет плохой контакт между шариками припоя и контактными площадками.
Поместите BGA компонент в трафоретный держатель, контактными площадками к вверху.
Наложите сферху трафарет, напомним то что трафарет уже в фиксаторе (верхняя крышка трафаретного держателя), и зафиксируйте так чтобы трафарет прилегал к контактным площадкам.
Высыпте нужное количество шариков припоя на трафарет, наклонными движениями трафаретного держателя раскатывайте шарики, после того как шарики встанут на свои места в трафарете уберите излишки кисточкой.
Поместите трафарет в горячую конвекционную печь или станцию для реболлинга горячим воздухом или ИК, и запустите цикл оплавления.
В любом случае используемое оборудование должно быть настроено на разработанный для чипа BGA термопрофиль.
Выньте фиксатор из печи или станции для реболлинга и поместите его в проводящий поддон. Оставьте чип охладиться примерно на пару минут, перед тем, как вынуть его из фиксатора.
После того, как чип охладился, выньте его из фиксатора и поместите его в поддон для очистки, стороной шариковых выводов вверх.
Нанесите деионизованную воду на трафарет BGA и подождите примерно секунд тридцать, прежде чем продолжить.
Используя тонкий пинцет снимите трафарет с чипа. Лучше всего начинать с угла, постепенно снимая трафарет. Трафарет должен быть снят за один прием. Если он вдруг не снимается, добавьте еще деионизованной воды и подождите еще 15 — 30 секунд, перед тем, как продолжить.
Возможно, после снятия трафарета останутся небольшие фрагменты частиц или грязи. Уберите их с помощью иголки или пинцета.
ВНИМАНИЕ:
Кончик пинцета острый, поэтому может поцарапать паяльную маску на чипе, если вы не будете осторожны.
Сразу после того, как вы сняли трафарет с чипа, очистите его с помощью деионизованной воды. Нанесите небольшое количество деионизованной воды и потрите чип щеточкой.
ВНИМАНИЕ:
Поддерживайте чип, пока чистите его щеткой во избежание механического повреждения.
Промойте чип деионизованной водой. Это поможет удалить маленькие частицы флюса и грязи, оставшиеся после предыдущих этапов очистки.
Дайте чипу высохнуть на воздухе. Не протирайте его салфетками или тряпочками.
Используйте микроскоп для проверки чипа на загрязнение, пропущенные шарики или остатки флюса. При необходимости повторной чистки, повторите шаги 11 — 13.
Хранение BGA микросхем.
Часто бывает, что микросхемы лежат в обычных условиях, не в шкафах сухого хранения и часто даже без селикогеля в пакетах, который абсорбирует влагу. Чтобы вам было более понятно - пакетики с селикогелем встречаются в коробках с новой обувью. То, что чистое олово практически не окисляется, верно, но в микросхемах почти нигде нет чистого олова и поэтому могут возникать оксидные пленки на выводах микросхем, что нехорошо скажется на пайке в будущем.
К этому нужно добавить небрежное обращение с микросхемами, когда их берут голыми руками, оставляя на них жир от пальцев, что тоже добавит загрязнений и ухудшит пайку.
Чистота помещений, в которых хранятся микросхемы имеет первостепенное значение, потому что пылинки и волоски с лёгкостью застревают между шариками BGA микросхем.
С хранением печатных плат тоже самое, только с ними дела обстоят хуже. Дело в том, что покрытия печатных плат бывают разные и эти покрытия окисляются по разному, но окисляются. Паять на них можно, но только не ответственные изделия. Брака пайки будет в разы больше.
Исходя из перечисленных замечаний во втором пункте, прежде чем пускать в работу микросхемы и платы, которые долго хранились в неподобающих условиях, их нужно хотя бы просушить в печах при 60 градусах, а уж мыть или не мыть - смотрите по их состоянию. Вообще если дошло до того, что микросхемы и платы нужно мыть в отмывочных жидкостях, то возможно лучше купить новую партию микросхем и заказать новые платы.
В этот же пункт я добавляю антистатическую защиту. Одна из невидимых опасностей, которой очень бояться современные нежные микросхемы.
Во время хранения, переноски и работы с микросхемами BGA, необходимо соблюдать требования по антистатической защите.
Сюда входит оборудованное заземлением помещение, к которому подключено всё оборудование и рабочие столы. Человек также перед началом работ должен подключить себя через браслет и розетку с одним мегаОмом к этому контуру.
К обязательным мерам нужно добавить соблюдение уровня влажности в помещении, не менее 45%. Влажность воздуха способствует перетоку зарядов по воздуху. Именно поэтому зимой вас часто бьёт током, потому что заряды не могут стечь в землю по воздуху и накапливаются на различных поверхностях и в человеке. Примерно от 5 до 10 кВольт накапливает человек зимой во время движения.
Задача всех этих мер - предотвращение искрообразования и резкого перетока зарядов с заряженных тел в заземление.
Демонтаж BGA Компонента
Демонтаж BGA компонентов намного сложнее, чем кажется на первый взгляд! Для качественного демонтажа необходимо наличие паяльной станции (желательно профессиональной инфракрасной паяльной станции) в состав который входит: термостол, верхний нагреватель на штативе и регулятор температуры желательно с возможностью работы по заданному термопрофилю! После прогрева платы,BGA компонент нужно быстро снять в момент оплавления выводов! Снимать можно механическим или вакуумным пинцетом. (Вакуумным безопаснее меньше шанс повредить плату во время снятия!)
Инструменты и материалы
- Инфракрасная или воздушная паяльная станция (Станция Фен+Паяльник не подходит, обратите внимание на рисунок ниже чтобы понять о чём идёт речь)
- Фольга (Для защиты компонентов вокруг BGA чипа)
- Механический или вакуумный пинцет
- Флюс
- Рамочный держатель или Фторопластовые стойки
Последовательность действий
Установите плату в рамочный держатель или на фторопластовые стоики неисправным компонентом к вверху, и поместите на термостол паяльной станции.
Нанесите флюс вокруг BGA компонента, закройте фольгой компоненты вокруг чипа, установите термодатчик вблизи от BGA компонента для контроля работы по термопрофилю.
Установите верхний нагреватель над неисправным компонентом задайте термопрофиль для пайки и ждите завершения.
После того как процесс пайки завершиться быстро снимите Компонент при помощи вакуумного или механического пинцета.
Роль ИК-станции для замены BGA чипов
Защита от статического электричества. Статическое электричество опасно для компонентов BGA!
Ниже приведён небольшой список средств для защиты от статики (ESD-Защита):
- Антистатический браслет и иные заземляющие устройства
- Антиэлектростатические вещества (например аэрозоль Антистатик)
- Всеразличные увлажнительные приборы или Ионизаторы
Монтаж BGA компонента
После того как мы сделали реболлинг очистили и проверили чип необходимо убедиться в том что контактные площадки на плате очищены от остатков припоя и грязи.
И только после проверки начать монтаж компонента для этого нужно нанести на контактные площадки тонкий слой флюса устоновить чип для дальнейшей пайки. Расположение чипа должно точно совподать с контактными площадками.
Наши с вами любимые ноутбуки склонны к разного рода механическому влиянию. При транспортировки данного девайса, часто с ним могут происходить разного рода падения и повреждения, которые могут привести к проблемам с BGA платами. Если такие процессы начались, то у нашего ноутбука может исчезнуть картинка с экрана, или USB гнёзда будут не корректно работать и т.д.
При таких проблемах в ремонтных мастерских вам скажут, что у вас вышел из строя южный или северный мост, а может видеоускоритель перестал работать. Вердикт таков: нам нужно провести реболлинг чипа или произвести его замену.
Что такое реболлинг и для чего он существует?
Главным уязвимым местом BGA - чипов считается сложность при восстановлении контакта с платой, к которой он припаян. В случае поломки элемента, то его можно восстановить за счёт реболлинга чипа или прогрева.
Сам процесс не самый надёжный, лучше конечно заменить микросхему на новую, но ряд юзеров стараются продлить срок службы своего железного друга.
Проводим реболлинг самостоятельно
Нам потребуется ряд инструментов:
- паяльная станция с термовоздушной пайкой;
- настроенные BGA - шарики или паста;
- флюс для реболлинга чипа;
- фольга;
- термоскотч;
- пинцет;
- набор из универсальных трафаретов.
Теперь пора приступать к самой процедуре:
1 . Демонтируем чип. Оставшиеся компоненты, которые не нужно разбирать, мы закрываем фольгой. После чего, феном паяльной станции равномерно прогревайте чип при температуре от 200 градусов до 250 градусов. Если вы перегреете, то вы повредите чип. При процессе оплавления контактов нужно быстро убрать микросхему при помощи пинцета.
2 . Затем, мы чистим контактные площадки и чип флюсом от остатков припоя. Возьмите салфетку, которая была смочена в спирте и пройдитесь по микросхеме для снятия флюса.
3 . Сам реболлинг чипа . Чип нужно установить в нужный трафарет и положить в него нужное количество шариков. Потом вы должны прогреть их феном до 250 градусов. После чего, они оплавятся, провзаимодействуют с чипом. Затем охладите его и уберите трафарет.
4 . Расположите плату так на материнской плате, как она была до демонтажа. После чего приступайте к пайке. Нагревайте чип равномерно при температуре в 200 - 250 градусов. Момент прихвата схемы к плате будет хорошо выражен. Она встанет плотно благодаря процессу поверхностного натяжения.
Главные недостатки данного процесса
1 . Уменьшение ресурса чипа, который уже был повреждён.
2. Неграмотный ремонт способен сломать не только сам чип, но и саму материнскую плату.
Этот пункт один из самых важных. Шарики под BGA микросхемой бывают свинцовые и бессвинцовые. В 99% случаях сейчас продаются микросхемы с исключительно бессвинцовыми шариками, свинцовых очень мало и на каких то ограниченных сериях микросхем. Узнать какой сплав можно в даташите на микросхему. Почти всегда это указано.
Для чего важно знать какой сплав?
в первую очередь от сплава зависит профиль пайки такой микросхемы:
-у бессвинцового сплава, которые кстати тоже могут быть разные, температуры плавления начинаются от 230 градусов.
-у шаров из свинцового сплава окно плавления начинается от 195 градусов как правило.
во вторую очередь от сплава шиариков зависит какую паяльную пасту нужно применять.
Тут есть важные моменты:
- под бессвинцовую микросхему можно наносить через траварет свинцовую паяльную пасту. Это смешанная технология. А можно наносить такую же бессвинцовую.
- а вот под свинцовую BGA микросхему нужно наносить только свинцовую паяльную пасту, потому свинцовые микросхемы паяются по профилю для свинцовой технологии, окно плавления которой 195 - 215 градусов. Если под свинцовую микросхему мы нанесем через трафарет на всю плату бессвинцовую паяльную пасту, то чтобы её расплавить придётся поднимать температуру плавления, а её нельзя поднимать, так как в этом случае свинцовый сплав шариков под BGA может закипеть и будут брызги и залипоны. То есть брак.
Как происходит весь техпроцесс реболлинга
Пайка bga микросхем.
У нас уже имеются чистая плата и чистая новая или перекатанная BGA микросхема.
Паять их можно как руками, так и на автомате. Отличия будут только в том, что пайка на автомате сопровождается нанесением паяльной пасты через трафарет на все контактные площадки печатной платы, включая саму BGA, слоем одинаковой толщины. Рекомендую использовать свинцовые паяльные пасты проверенных производителей со сплавом Sn62Pb36Ag2.
А при ручной пайке достаточно тонким слоем на площадку платы для BGA микросхемы нанести тонкий слой флюса. Я рекомендую проверенный FLUX PLUS 6-411-A. Температуры оплавления разных сплавов мы уже рассмотрели. Для свинцовой технологии окно плавления 195-210-215. Для бессвинцовой технологии 230-250 в зависимости от сплава.
Подведу итог - работа с BGA микросхемами достаточно кропотлива и требует знаний и понимания тонкостей.
Друзья, вы можете посмотреть видео о всём вышесказанном.
Для начала давайте разберемся что такое BGA. BGA (Ball grid array) - это микросхема, которая припаивается на плату с помощью большого массива шариков припоя. Такой метод используется для упрощения конструкции выводов и монтажа на плату, но он сложен тем, что установка таких микросхем требует дополнительного оборудования.
Сам BGA чип напоминает бутерброд, который состоит из нескольких слоёв:
- Кристалл
- BGA шарики
- Подложка из текстолита
Кристаллы всегда заливают дополнительным компаундом, чтобы усилить крепость с подложкой, иногда их покрывают чёрным слоем, чтобы их вообще не было видно. Такая конструкция очень крепкая и её можно сломать только деформируя механически.
Популярнее всего в ремонте замена:
- Графического процессора, GPU, видеочипа
- Северного моста
- Южного моста, чипсета, хаба
- Видеопамяти видеокарты
- Центрального процессора, CPU, комбайна, SOC
- Ноутбуки
- Видеокарты
- Материнские платы ПК
- Моноблоки
- Macbook
- iMac
- Mac PC
Реболлинг BGA микросхем.
Я сторонник реболла только с помощью паяльной пасты. Причин несколько:
-паста всегда равномерно заполняет апертуры трафарета, а они одинаковые для одной микросхемы.
-пасту наносить проще и быстрее, чем заполнять апертуры шариками.
-если рассмотреть шарики для реболла в микроскоп, то можно увидеть их неравномерность по объему.
-во время раскидывания шариков по апертурам трафарета, человек неизбежно их пачкает и повреждает пинцетом.
-на баночках с шариками пишут сплав. А вы уверены, что он этот сплав правильно размешан и насколько чист этот сплав?
-самое неудобное - это смачивание шариков во время оплавления.Застревание кривых шариков в апертурах из-за этого.
Перед тем как перекатывать BGA микросхему, с неё необходимо удалить все остатки бывшего припоя.
Далее микросхему необходимо обязательно отмыть. Я это делаю либо при помощи Vigon EFM, либо Flux OFF. Никаких спиртовых растворов быть не должно, потому что нам нужно смыть и химические соединения, и органические. У меня есть видео по восстановлению ноутбука, там можно увидеть процесс отмывки BGA процессора. Оставлю ссылку тоже под видео.
Следующим пунктом фиксируем трафарет на микросхеме и наносим паяльную пасту. Паста начнет оплавляться только при достижении 195 градусов, но не забывайте, что расплавленная паста должна припаяться к пятакам микросхемы, а сможет она припаяться только тогда, когда сама микросхема достигнет данной температуры. Окно оплавления по времени длится 15-25 секунд. Можно греть феном, можно оплавить на столе нижнего подогрева. Даже боюсь описывать возможные варианты домашней перекатки микросхем))
Если всё получилось, то дождитесь пока микросхема остынет и опять её необходимо отмыть. Я применяю щетку антистатическую, долговечная, мягкая и с длинным ворсом. То, что надо.
Читайте также: