Компоненты в корпусах BGA (Ball Grid Array — матрица шариковых выводов) представляют собой самый сложный элемент в классической технике поверхностного монтажа и вызывают максимальное число вопросов у мастеров и пользователей. Большое количество дефектов, возникающих при пайке и проявляющихся при эксплуатации ноутбука, что дает хорошую предпосылку обратится в сервис умеющий работать с BGA компонентами.
Скачать статью – Фокусная инфракрасная пайка.pdf
При замене видеокарты или моста ноутбука оплавление паяльной пасты является основным методом формирования паяных соединений. При правильном применении пайка оплавлением обеспечивает высокий выход годной продукции, ее высокую надежность. В нашем сервисном центре гарантия на подобные виды работ составляет полгода. Среди всех условий данного процесса температурный профиль пайки — один из наиболее важных моментов, определяющий уровень дефектов при пайке.
Факторы, влияющие на формирование температурного профиля пайки BGA:
- компоненты;
- печатные платы (в данном случае, это материнская плата ноутбука);
- паяльная паста / оборудование;
- опыт мастера;
- дефекты при пайке микросхем.
Как мы видим, факторов, влияющих на формировании ТП достаточно много: плохое смачивание / расползание пасты / образование перемычек эффект / «надгробного камня» / «холодная пайка» / образование бусинок припоя / капиллярное затекание припоя / деформация паяных соединений / отсутствие контакта / растрескивание компонента, а также отслоение припоя или контактной площадки из-за внутренних напряжений / образование пустот.
Стадии температурного профиля пайки
Стадия предварительного нагрева
Данный этап позволяет снизить тепловой удар на электронные компоненты и печатные платы. В процессе предварительного нагрева происходит испарение растворителя из паяльной пасты.
Предварительный нагрев рекомендуется осуществлять до температуры 95-130 °С, скорость повышения температуры — 0,5-1 °С/с, непосредственно во время процесса пайки bga. Перед пайкой, материнскую плату ноутбука, предварительно необходимо прогреть (“просушить”) при температуре 100 градусов в течение двух-трех часов. Завышение скорости предварительного нагрева может приводить к преждевременному испарению растворителя, содержащегося в паяльной пасте.
Стадия стабилизации
Стадия стабилизации позволяет активизировать флюсующую составляющую и удалить избыток влаги из паяльной пасты. Повышение температуры на этой стадии происходит очень медленно. Стадию стабилизации также называют стадией температурного выравнивания, так как эта стадия должна обеспечивать нагрев всех компонентов на плате до одинаковой температуры, что предотвращает повреждение компонентов за счет теплового удара. Максимальная активация флюса происходит при температуре около 150 °С. Рекомендуемое время стабилизации 30 с считается достаточным. В конце зоны стабилизации температура обычно достигает 150-170 °С. Сокращение времени стабилизации может приводить к дефектам типа «холодная пайка» и эффекту «надгробного камня». Обращаем внимание на использования качественно флюса, дешевый традиционный флюс не подойдет. Большое внимание на этой стадии необходимо уделить зоне нагрева, чтобы близлежайшие компоненты не пострадали. К, примеру, если рядом с мостом стоит видеокарта, то неравномерный нагрев приведет к залипанию паек на соседнем элементе.
Стадия оплавления
На стадии оплавления температура повышается до расплавления припоя пасты и происходит формирование паяного соединения. Для образования надежного паяного соединения максимальная температура пайки должна на 30-40 °С превышать точку плавления паяльной пасты и составлять 235-260 °С (на плате). Время, в течение которого печатная плата находится выше точки плавления (205-220 °С), должно быть в пределах 30-90 с, предпочтительно не более 60 с. Скорость повышения температуры в зоне оплавления должна составлять 2-4 °С/с. Получить таких температур за определенное время при помощи фена практически невозможно. Поэтому мы категорически не рекомендуем паять dga в домашних условиях. Единственное чего можно достичь, это отрыва и деформации дорожек под чипом.
Примечание: Низкая температура пайки обеспечивает слабую смачиваемость, особенно для компонентов с плохой паяемостью. Минимальная температура, необходимая для образования интерметаллического соединения, при использовании бессвинцовых припоев 235-260 °С. Чрезмерное повышение температуры может разрушить чип, а также отслоить материнскую плату.
Стадия охлаждения
Для обеспечения максимальной прочности паяных соединений скорость охлаждения должна стремиться к максимально допустимой. Рекомендуемая скорость охлаждения 3-4 °С/с до температуры ниже 130 °С . Завышение скорости принудительного охлаждения может приводить к возникновению больших внутренних напряжений в печатной плате из-за различного коэффициента теплового расширения базового материала печатных плат, корпусов компонентов, металлических печатных проводников и металлизированных отверстий. Несмотря на все выше сказанное, окончательная корректировка температурного профиля производится мастером сервисного центра исходя из:
- конструкции печатной платы;
- количества, типа и размеров компонентов;
- типа используемой паяльной пасты;
- особенностей используемого оборудования, а также результатов экспериментальных паек для каждого ноутбука.
В статье ниже описываются более подробно исходные данные для теоретического построения температурного профиля пайки оплавлением исходя из основных влияющих факторов.
Скачать статью – Оптимизация температурного профиля пайки оплавлением.pdf
Видеочип AMD Mobility Radeon HD 7670M, 216-0833000, 100-CG2250.
Видеочип nVidia GeForce 710M, N14M-GL-B-A2.
Северный мост Intel SLJ8E, BD82HM76.
Северный мост ATI AMD Radeon IGP RX781, 215-0674058 (2013).
Северный мост nVidia NF-G6100-N-A2.
Южный мост AMD SB820M, 218-0697020.
Южный мост Intel SL8YB, NH82801GBM.
Южный мост AMD ATI IXP460, 218S4RBSA12G (2008).
Южный мост Intel SLGXX, CG82NM10.
