Boîtiers BGA (Ball Grid Array) : Le processus de remplacement de toutes les billes de soudure d'un boîtier BGA est appelé reballing BGA. Les boîtiers BGA sont devenus très populaires dans la conception et la fabrication de circuits imprimés (PCB). Ils permettent de réduire la taille des PCB et d'améliorer leurs fonctionnalités. Résistants à la miniaturisation, les boîtiers BGA nécessitent rarement maintenance ni réparation. Comment répare-t-on les boîtiers BGA et quelles sont les étapes de leur remise en état ? Cet article décrit principalement le processus de dessoudage et de reballing des circuits intégrés BGA, ainsi que les points importants à prendre en compte lors de la réparation.
I. Les points à prendre en compte dans le processus de réparation des puces BGA
- Les opérateurs doivent porter des bracelets électrostatiques.
- Il convient de régler au préalable le débit et la pression de l'air chaud du pistolet à air chaud avant de dessouder les BGA.
- La température du pistolet à air chaud doit être préréglée au préalable (généralement entre 280 et 320 °C) afin d'éviter d'endommager la puce par une température excessive lors du dessoudage. Il ne faut pas modifier la température pendant le dessoudage.
- Lors du dessoudage d'un BGA, touchez délicatement le BGA avec une pince à épiler pour vérifier que la soudure sur la pastille fond, afin d'éviter d'endommager la pastille BGA sur le circuit imprimé.
- Pour éviter les soudures secondaires à billes, il convient de respecter l'orientation indiquée sur le circuit imprimé lors de la réparation du BGA.
II. Équipements et outils de base à utiliser pour la réparation des BGA
- Pistolet à air chaud intelligent (pour le dessoudage BGA).
- Plateforme de maintenance antistatique et bracelet électrostatique (nécessite un environnement électrostatique).
- Dispositif de nettoyage antistatique (pour le nettoyage des BGA).
- Plateforme de réparation BGA (pour le soudage BGA).
- Boîte haute température (utilisée pour la cuisson des cartes PCBA)
- Matériel auxiliaire : stylo à aspiration, loupe (microscope)
III. Préparation du séchage des cartes de circuits imprimés et exigences connexes avant réparation
(1) En fonction des différents temps d'exposition, la carte PCBA est soumise à des exigences de cuisson différentes.
(2) Temps de cuisson, cuisson selon les dispositions suivantes :
Durée d'exposition ≤ 2 mois, plus de 2 mois
Temps de cuisson : 10 heures, 20 heures
Température de cuisson 105±5℃, 105±5℃
(3) Devant la plaque de cuisson, retirez les composants sensibles à la température après la cuisson, tels que la fibre optique, le plastique, etc. ; sinon, cela endommagera ces composants en raison de la température élevée.
(4) Pour toutes les cartes, la réparation BGA doit être effectuée dans les 10 heures suivant la sortie des cartes après cuisson.
(5) Les cartes PCBA dont la réparation BGA n'a pu être achevée dans les 10 heures doivent être placées dans une étuve pour leur conservation. À défaut, elles risquent de coller et l'humidité peut provoquer un enroulement des composants lors du soudage.
VI. Étapes de l'opération de dessoudage et de rebroussement de la puce BGA
Préparation avant le dessoudage BGA
Les paramètres du pistolet à air chaud sont réglés comme suit : température : 280 °C à 320 °C ; temps de dessoudage : 35 à 55 secondes ; paramètres du flux d’air : 6 niveaux ; enfin, la carte PCBA est placée sur la plateforme de maintenance antistatique et fixée.
dessoudage BGA
Avant le dessoudage, tenez compte de l'orientation et de la position de la puce. En l'absence de sérigraphie sur le circuit imprimé, tracez un contour au marqueur ou injectez une petite quantité de flux à la base du BGA. Choisissez un BGA de taille adaptée, installez la buse de soudage BGA sur le pistolet à air chaud et assurez-vous qu'il soit parfaitement vertical. Veillez à laisser un espace d'environ 4 mm entre la buse et les composants. Mettez le pistolet à air chaud en marche ; le dessoudage se fera automatiquement selon les paramètres prédéfinis. Une fois le dessoudage terminé, retirez les composants BGA à l'aide d'une ventouse après 2 secondes. Après le démontage, vérifiez que les pastilles de soudure ne se détachent pas et que les pistes ne sont ni rayées, ni décollées, ni endommagées. En cas d'anomalie, signalez-le et prenez les mesures nécessaires.
Nettoyage des BGA et des PCB
(1) Placez la carte sur la table de travail et utilisez un fer à souder pour absorber les résidus de soudure excédentaires de la pastille, aplatissez la pastille, nettoyez-la lorsque vous placez la ligne d'absorption d'étain dans la pastille de soudure, soulevez d'une main la ligne d'absorption d'étain, placez la ligne d'absorption d'étain du fer, appuyez doucement avec le fer, la soudure résiduelle PCBA ou sur BGA fond et est adsorbée pour absorber la ligne d'étain, déplacez la ligne d'absorption d'étain vers un autre endroit, pour absorber le reste de la soudure, remarque : ne forcez pas sur la pastille de soudure en la tirant, pour éviter d'endommager la pastille de soudure.
(2) Après le nettoyage des pastilles, utilisez l'eau de rinçage pour nettoyer les pastilles du circuit imprimé. Si le processeur à braser virtuellement nécessite un repositionnement des billes, utilisez un nettoyeur à ultrasons (avec dispositif antistatique) pour charger l'eau de rinçage, puis nettoyez le BGA retiré et repositionnez les billes pour le brasage.
Remarque : Pour le nettoyage des pastilles de soudure des composants sans plomb, la température du fer à souder doit être inférieure à 340 °C ± 40 °C (valeur mesurée). Pour le nettoyage des pastilles CBGA et CCGA, la température du fer à souder doit être inférieure à 370 °C ± 30 °C (valeur mesurée). Chaque fer à souder présentant des spécificités (notamment une température de soudage plus basse), veuillez nous en informer afin que nous procédions aux ajustements nécessaires. À défaut d’ajustement, les exigences ci-dessus doivent être scrupuleusement respectées.
rebillage de puces BGA
L'étamage de la puce BGA doit être réalisé à l'aide d'un pochoir découpé au laser avec une grille à cornes simple face. L'épaisseur du pochoir est de 2 mm et les parois des trous sont lisses et nettes. Le fond du trou (la face en contact avec la puce BGA) est plus large de 10 à 15 µm que le haut (pour faciliter l'application de l'étain). En utilisant la fonction d'étamage décrite dans le tableau de maintenance BGA ci-dessus (outillage et pochoir), repérez d'abord la position concave correspondante dans l'outillage de positionnement, fixez la puce BGA dans cet outillage, placez le pochoir avec ses trous carrés et ronds de positionnement précis sur l'outillage, puis pressez le pochoir sur l'outillage à l'aide du bloc de pression magnétique fourni. L'outil est doté de trois dispositifs de positionnement de précision (BGA → outillage → pochoir), permettant un alignement facile et précis de la grille du pochoir avec la pastille de soudure de la puce BGA.
Une petite quantité de pâte d'étain épaisse sera raclée sur la maille du pochoir à l'aide d'un petit grattoir. Une fois la maille entièrement recouverte, le pochoir sera soulevé lentement par une extrémité. La puce BGA et une petite quantité d'étain seront déposées, puis chauffées à l'air chaud afin de former un réseau uniforme de billes d'étain. Si certaines pastilles ne contiennent pas suffisamment d'étain, le pochoir sera pressé à nouveau pour un remplissage localisé. Il est important de ne pas chauffer le pochoir en même temps que la puce, car cela perturberait le rebillage et entraînerait une déformation thermique et des dommages.
Soudage de puce BGA
Déposez une petite quantité de flux dense sur les billes d'étain du BGA et les pastilles du PCBA, repérez le repère d'origine et placez le BGA. Le BGA doit être collé et positionné de manière à éviter qu'il ne soit déplacé par le flux d'air chaud. Attention toutefois à ne pas utiliser trop de flux. Un excès de bulles de résine pourrait entraîner le déplacement de la puce lors du chauffage. Fixez la carte PCBA sur la plateforme de soudage BGA en veillant à ce qu'elle soit bien à niveau. Changez la buse de soudage, placez-la à 4 mm du BGA, sélectionnez la station de soudage BGA et définissez la courbe de température principale. Cliquez sur l'écran de soudage automatique (attention : n'exercez aucune pression lors du soudage du BGA afin d'éviter les courts-circuits entre les billes d'étain).
Avec la fusion de la bille d'étain BGA et la formation de la pastille de soudure PCBA, et grâce à la tension superficielle de la bille d'étain, la puce se centre automatiquement même en cas de léger décalage par rapport à la carte mère. Lorsque la table de réparation BGA chauffe, l'opération de soudure BGA est terminée. Cependant, il est important de noter que la table de réparation BGA émet un signal sonore après chauffage. À ce moment-là, ne déplacez pas la table de réparation BGA ni la carte PCBA car elles sont encore chaudes et non solidifiées. Attendez 40 secondes que la table de réparation BGA et la carte PCBA refroidissent.
Inspection des soudures BGA et nettoyage des cartes PCBA
1. Après le soudage, les composants BGA et le circuit imprimé doivent être nettoyés à l'eau claire afin d'éliminer l'excès de flux et les éventuelles particules d'étain. 2. À l'aide d'une loupe, vérifiez visuellement que les composants BGA et les puces sont bien alignés avec le circuit imprimé et qu'il n'y a pas de débordement de soudure, de court-circuit, etc. Si un défaut apparaît, dessoudez les billes correspondantes. Ne mettez jamais l'appareil sous tension précipitamment afin d'éviter d'aggraver la panne. Ne le mettez sous tension et vérifiez son bon fonctionnement qu'une fois ces vérifications effectuées.
procédé de soudure BGA
Lors de l'utilisation de composants BGA, il est important de se demander si le soudage de ces composants est aussi fiable que les méthodes de soudage traditionnelles. Les pastilles des composants BGA étant situées sous le composant, elles ne sont pas visibles. Il est donc essentiel de veiller à la bonne application du procédé de soudage BGA.
Heureusement, la technologie de brasage BGA s'est avérée très fiable. Une fois le processus de brasage BGA correctement paramétré, elle est généralement plus fiable que celle des boîtiers à quatre composants plats. De ce fait, tout assemblage de BGA est plus fiable. C'est pourquoi elle est aujourd'hui largement utilisée pour la production en série de circuits imprimés et pour le prototypage de circuits en cours de développement.
Pour le brasage des BGA, on utilise la technique de refusion. En effet, l'ensemble doit être chauffé à la température à laquelle la soudure fond sous le composant BGA. Seule la technique de refusion permet d'atteindre cet objectif.
Pour le brasage BGA, la quantité de soudure déposée sur les billes du boîtier est très précisément contrôlée. Sous l'effet de la chaleur lors du brasage, la soudure fond.