BGI Ball Grid Array لحیم کاری قطعات بی جی آی

لحیم کاری و تعویض آی سی هایی که پایه هایشان در دسترس نیست

صفحه نخست »  الکترونیک »  لحیم کاری قطعات پایه مخفی

لحیم کاری قطعاتی که پایه های آنها به طور معمول قابل دسترس حتی قابل دیدن نیستند، مثل پکیج های( BGA )(Ball Grid Array) ، چیپ ها ، سی پی یو ها و قطعاتی که پایه های آنها در زیرشان واقع شده است ، بدون ابزارها و مواد ویژه امکان پذیر نیست ضمن اینکه حساسیت قطعه و بردی که روی آن کار می شود و البته قیمت بالای این دسته قطعات ایجاب می کند فرآیند تعویض قطعه با بهترین روش های ممکن انجام گردد.

قبل از هر چیز، به نکات ایمنی مرتبط با لحیم کاری و کار با دستگاه های برقی و حرارتی توجه گردد.
دستگاه های پیشرفته رباطیک ، استندها و هویه های اینفرارد ،...... به انضمام مواد مرغوب و انجام درست کار، میتوان گفت ایده آل است، لذا در اینجا برسی روش های کم هزینه و با ابزارهای دستی و مواد استاندارد و قابل قبول بررسی می گردد، با توجه به مطالب مرتبط در این وب سایت و معرفی ابزارها و و روش ها و مواد که حتما مشاهده کرده اید یا مشاهد می کنید، سعی می شود مطلب در این بخش مفید واقع گردد. در ادامه با مراحل جدا کردن آی سی از برد ، تمیز کردن پایه های آی سی از باقیمانده قلع ، تمیز کردن نشیمنگاه آی سی روی برد، قلع گزاری جدید آی سی ( Reballing ) و ... همراه با تصاویرآشنا می شویم:

1- پوشاندن اطراف قطعه: برای سهولت کار و عدم آلوده شدن قطعات اطراف و همچنین جلو گیری از رسیدن حرارت به قطعات اطراف، پوشاندن اطراف قطعه بوسیله نوار چسب حرارتی یا ورق نازک آلومینیوم اهمیت دارد ضمن اینکه یک نوع تمرکز در کار ایجاد می شود.

2- تزریق مقداری مایع فلکس به اطراف و زیر قطعه توسط سورنگ: درجه ذوب فلکس پایین تراز قلع است لذا فلکس به زیر قطعه و لابلای پایه ها نفوذ کرده و باعث انتقال حرارت و ذوب شدن زودتر و بهتر قلع می گردد.

3- گرم کردن قطعه: برای ذوب شدن قلع زیر قطعه و آزاد شدن آن از دستگاه تولید کننده هوای گرم (داغ) که توان تولید هوایی داغ در حدود 230 الی 280 درجه سانتیگراد را داشته باشد استفاده می شود، این دستگاه ها متنوعند، هم دستی و هم ثابت و البته نوع مادون قرمز ( در صورت استفاده از دستگاه هویه اینفرارد، روی قطعه مورد نظر را با چسب حرارتی پوشانده شده و روی چسب با ماژیک مشکی رنگ می شود برای جذب گرمای بهتر). در روش های پیشرفته توسط سنسورهای کنترل، حرارت زیر قطعه و همچنین خود دستگاه در حین حرارت دهی انجام می شود. همچنین نازل دستگاه در حالت ایده آل و ثابت به اندازه ابعاد قطعه است و روی آن با فاصله ثابت می ماند و حرارت برای زمانی مشخص دمیده می شود و قطعه آزاد می شود، لذا اگر دستگاه دمنده دستی ، نازل آن مناسب ابعاد قطعه باشد، نازل را در نزدیکترین حالت به قطعه ، ثابت نگهداشته و هوای گرم دمیده می شود ولی اگر نازل کوچکتر باشد، باید در حین هوادهی دستگاه، آنرا روی قطعه چرخاند تا به همه سطح قطعه حرارت یکسان برسد.

4- آزاد شدن قطعه و جدا کردن آن: در حالیکه هوای گرم درحال دمیدن است با یک ابزار باریک و بلند مثل پنس کوچک هر چند ثانیه یک تکانی به قطعه داده می شود ، لذا به محض اینکه احساس شد قطعه روی برد آزاد است، دمیدن هوای داغ را متوقف و با پنس یا پیستونک دسته دار، قطعه را از روی برد بلند کرده و در مکانی که تحمل حرارت را داشته باشد قرار می گیرد.

5- تمیز کردن نشیمنگاه قطعه روی برد: بعد از برداشتن قطعه، قلع های قدیمی را باید جمع کرد و محل را برای نصب قطعه نو آماده نمود، برای این کار بستگی به فضای انجام کار با استفاده از شیلد ( سیم بافته شده یا فتیله ای ترجیحا مسی) و هویه مناسب قابل انجام است به این ترتیب که: برای مرحل اول شیلد را در محل گذاشته و هویه را روی آن نگهداشته و در ضمن حرکت داده می شود ، قلع ذوب شده و جذب فتیله می گردد. برای مرحله دوم، مقداری فلکس ژله ای با بورس مویی کوچک در محل مالیده می شود و با شیلد تمیز و هویه عمل تمیزکاری تکرار می گردد ، درنهایت نشیمنگاه قطعه صاف و هم سطح شده و در این هنگام با استفاده از الکل یا مواد تمیز کننده و پارچه پنبه ای بسیار نرم یا کتان ، تمیزکاری نهایی انجام می شود.

6- تمیز کردن قطعه جداشده از برد: درصورتیکه قرار باشد مجددا قطعه قدیمی روی برد نصب شود، نیاز به تمیز کردن و قلع گزاری دارد، برای تمیز کردن قطعه همچون روش تمیزکردن نشیمنگاه قطعه کار انجام می شود منتها قطعه را باید ثابت کرد تا بتوان آنرا تمیز نمود، استند مخصوص این نوع قطعات قادر است قطعه را در خود نگهداشته و قفل نماید ، قلع های باقیمانده به روش بند 5 قابل تمیز شدن است. در صورتیکه قطعه نو قرار است نصب گردد، میتوان قطعه قدیمی و خراب را به حال خود رها نمود.

7- قلع گزاری قطعه ( آی سی ): هر آی سی برای چنین مواقعی دارای مواد و ابزار جانبی می باشد، مثل استنسیل هدایت کننده بال ها ( قلع های توپی شکل بسیار ریز، کسری از میلی متر یا بالاتر، بستگی به آی سی) و ظرف حاوی بال (Solder Ball )، استند، فلکس. روش کار به این صورت است که: روی پایه های آی سی یک لایه فلکس ژله ای چسبناک کشیده می شود طوری که روی همه پایه ها فلکس چسبنده مالیده گردد، بعد استنسیل مخصوص همین آی سی که دقیقا سوراخ های آن با پایه های آی سی هماهنگ است، روی آی سی قرار می گیرد و فلکس چسبنده باعث نگهداشتن استنسیل می شود و باید ضمن تنظیم بودن استنسیل، هیچ حرکتی در حین کار نداشته باشد که در صورت در دسترس بودن بهتره از استند و گیره مخصوص این کار استفاده نمود که در این صورت صفحه استنسیل و صفحه آی سی کاملا باهم هماهنگ و تثبیت می شوند و در حین قلع گزاری میتوان کل مجموعه را تکان داد یا جابجا نمود

در هرصورت نوبت میرسد به ریختن بال های قلع روی استنسیل، با ریختن آنها و پخش کردن آنها کم کم سوراخ های استنسیل پر می شوند و باتوجه به سایز بال ها و سایز سورخ ها و قطر استنسیل، بال ها از زیر به سطع آی سی می چسبند و از طرف بالا هم استنسیل آنها را نگه میدارد. با نگاه و بررسی دقیق باید از پرشدن همه سورخ های استنسیل و جایگیری درست بال ها اطمینان حاصل گردد.

8- حرارت دادن بال ها: بعد از انجام مرحله 7 ، در اینجا بستگی به جنس استنسیل ( در برخی دستگاه ها و روش ها جنس استنسیل از جنسی نسوز و بخودش قلع نمی گیرد، لذا بعداز حرارت دادن به بال ها استنسیل برداشته می شود ) و ابزارها، اگر از گیره و استند استفاده شده، بنابراین باید به آرامی کپه های استند بازشوند و درحین باز کردن و جدا کردن کپه ها نباید کپه ای که آی سی را در خود دارد، کج شود یا تکان شدید بخورد، بعد از روئیت آی سی و بال ها، باید با دقت بررسی گردد که همه بال ها سرجایشان روی آی سی تنظیم باشند و اگر چند تایی از بال ها جابجا بودند ، بوسیله پنس یا ابزاری ظریف و شاید هم با نگاه کردن از پشت زره بین ، تنظمات انجام می گردد. در این هنگام می توان با اعمال هوای داغ با نظمی خاص به بال ها، باعث ذوب شدن و لحیم شدن پایه های آی سی شد، اگر از نازل هم سایز آی سی استفاده می شود، نازل را در نزدیکترین حالت به بال ها تنظیم کرده و دمندگی هوای داغ را ادامه دهید ولی اگر از هویه های هوای داغ دستی و با نازل های کوچکتر استفاده می شود باید در حین دمیده شدن هوای داغ، نازل را حرکتی منظم داد تا همه بال ها به طور یکسان و شکیل ذوب گردند. با دستگاه های اتوماتیک توقف هوای داغ اتوماتیک متوقف می گردد، لذا در حالت دستی باید با نگاه کردن لحظه توقف هوای داغ را مد نظر داشت که این لحطه زمانی است که دیده می شود بال ها ذوب شده و بعد از سرد شدن ضمن گرد بودن، دقیقا سرجایشان بوده و کاملا به نقاط خود جوش خورده اند.

9- نصب آی سی روی برد: قبل از گذاشتن آی سی روی برد از تمیز بودن برد ( نشیمنگاه آی سی) و خود آی سی اطمینان حاصل گردد ، برای نصب ، ابتدا روی سطح نشیمنگاه آی سی روی برد، لایه ای از فلکس ژله ای چسبناک کشیده شود، بعد آی سی با دقت در جایگاه مشخص شده اش روی برد به طور کاملا تنظیم گذاشته شود و بررسی گردد آی سی اشتباه نصب نگردد و با توجه با علائم راهنمای برد و آی سی، نصب صحیح انجام شود. بعد از اطمینان از درست نشستن آی سی، نوبت اعمال حرارت میرسد که باز به دو روش اتوماتیک و دستی قابل انجام است، در هر صورت در این بخش باید دقت بیشتری صورت پذیرد، معمولا در حالت اتوامتیک به موقع عمل حرارت دهی قطع می گردد ولی در حالت دستی باید با نگاه کردن بسیار دقیق این کاررا انجام داد، لذا درحالیکه دمنده هوای داغ را روی آی سی و با فاصله کمی قرار داده ایم و یا هویه هوای داغ را در دست داریم و روی آی سی حرکت داده می شود، فاصله آی سی با سطح برد را به دقت زیر نظر داشته و هر موقع آی سی از هر چهار طرف به علت ذوب شدن قلع روی برد نشست ، 5 ثانیه ای صبر کرده و هویه هوای داغ را دور کنید. در ضمن موقع دمیدن هوای داغ، از اطراف آی سی نیز هوای داغ به زیر آی سی هدایت می شود و یک کورانی از هوای داغ در زیر آی سی ایجاد می شود و ماده فلکس نیز به هدایت گرما و ذوب شدن قلع کمک می کند . در تمامی موارد بالا چیزی که باید به آن توجه خاص گردد، استفاده از حرارت به اندازه کافی است ، حرارت بیش از حد ممکن است به زیبایی کار لطمه وارد کرده و همچنین باعث آسیب به قطعات و برد گردد.
درادامه موارد فوق را با تصویر نیز مرور می کنیم: