Какой флюс лучше для пайки bga. BGA-пайка корпусов в домашних условиях

В современной электронике наблюдается устойчивая тенденция к тому, что монтаж становится всё более уплотненным. Следствием этого стало возникновение корпусов BGA. Пайка этих конструкций в домашних условиях и будет нами рассмотрена в рамках данной статьи.

Общая информация

Первоначально размещалось много выводов под корпусом микросхемы. Благодаря этому они размещались на небольшой площади. Это позволяет экономить время и создавать всё более миниатюрные устройства. Но наличие такого подхода при изготовлении оборачивается неудобствами во время ремонта электронной аппаратуры в корпусе BGA. Пайка в данном случае должна быть максимально аккуратной и в точности выполняться по технологии.

Что нужно для работы?

Необходимо запастись:

1. где есть термофен.
2. Пинцетом.
3. Паяльной пастой.
4. Изолентой.
5. Оплеткой для снятия припоя.
6. Флюс (желательно сосновый).
7. Трафарет (чтобы наносить паяльную пасту на микросхему) или шпатель (но остановиться лучше на первом варианте).

Пайка BGA-корпусов не является сложным делом. Но чтобы она успешно осуществлялась, необходимо провести подготовку рабочей области. Также для возможности повторения описанных в статье действий необходимо рассказать про особенности. Тогда технология пайки микросхем в корпусе BGA не составит труда (при наличии понимания процесса).

Особенности

Рассказывая, что собой являет технология пайки корпусов BGA, необходимо отметить условия возможности полноценного повторения. Так, были использованы трафареты китайского производства. Их особенностью является то, что здесь несколько чипов являются собранными на одной большой заготовке. Благодаря этому при нагреве трафарет начинает изгибаться. Большой размер панели приводит к тому, что он при нагреве отбирает значительное количество тепла (то есть, возникает эффект радиатора). Из-за этого необходимо больше времени, чтобы прогреть чип (что негативно сказывается на его работоспособности). Также такие трафареты изготавливаются с помощью химического травления. Поэтому паста наносится не так легко, как на образцы, сделанные лазерной резкой. Хорошо, если будут присутствовать термошвы. Это будет препятствовать изгибу трафаретов во время их нагревания. Ну и напоследок следует отметить, что продукция, изготовленная с использованием лазерной резки, обеспечивает высокую точность (отклонение не превышает 5 мкм). А благодаря этому можно просто и удобно использовать конструкцию по назначению. На этом вступление завершается, и будем изучать, в чем заключена технология пайки корпусов BGA в домашних условиях.

Подготовка

Прежде чем начинать отпаивать микросхему, необходимо нанести штрихи по краю её корпуса. Это необходимо делать в случае отсутствия шелкографии, которая показывает на положение электронного компонента. Это необходимо сделать, чтобы облегчить в последующем постановку чипа назад на плату. Фен должен генерировать воздух с теплотой в 320-350 градусов по Цельсию. При этом скорость воздуха должна быть минимальной (иначе придётся назад припаивать размещенную рядом мелочь). Фен следует держать так, чтобы он был перпендикулярно плате. Разогреваем её таким образом около минуты. Причем воздух должен направляться не к центру, а по периметру (краям) платы. Это необходимо для того, чтобы избежать перегрева кристалла. Особенно чувствительна к этому память. Затем следует поддеть микросхему за один край и поднять над платой. При этом не следует стараться рвать изо всех сил. Ведь если припой не был полностью расплавлен, то существует риск оторвать дорожки. Иногда при нанесении флюса и его прогреве припой начнёт собираться в шарики. Их размер будет в этом случае неравномерен. И пайка микросхем в корпусе BGA будет неудачной.

Очистка

Наносим спиртоканифоль, греем её и получаем собранный мусор. При этом обратите внимание, что подобный механизм нельзя ни в коем случае использовать при работе с пайкой. Это обусловлено низким удельным коэффициентом. Затем следует отмыть область работы, и будет хорошее место. Затем следует осмотреть состояние выводов и оценить, возможной ли будет их установка на старое место. При негативном ответе их следует заменить. Поэтому следует очистить платы и микросхемы от старого припоя. Также существует возможность того, что будет оторван «пятак» на плате (при использовании оплетки). В данном случае хорошо сможет помочь простой паяльник. Хотя некоторые люди используют вместе оплетку и фен. При совершении манипуляций следует отслеживать целостность паяльной маски. Если её повредить, то припой растечётся по дорожкам. И тогда BGA-пайка не удастся.

Накатка новых шаров

Можно применять уже подготовленные заготовки. Их в таком случае необходимо просто разложить по контактным площадкам и расплавить. Но такое подходит только при небольшом количестве выводов (можете себе представить микросхему с 250 «ножками»?). Поэтому в качестве более легкого способа используется трафаретная технология. Благодаря ей работа ведётся быстрее и с таким же качеством. Важным здесь является использование качественной Она сразу же будет превращаться в блестящий гладкий шарик. Некачественный экземпляр же распадётся на большое количество мелких круглых «осколков». И в этом случае даже не факт, что нагрев до 400 градусов тепла и смешивание с флюсом смогут помочь. Для удобства работы микросхему закрепляют в трафарете. Затем с использованием шпателя наносится паяльная паста (хотя можно использовать и свой палец). Затем, поддерживая трафарет пинцетом, необходимо расплавить пасту. Температура фена не должна превышать 300 градусов Цельсия. При этом само устройство должно находиться перпендикулярно пасте. Трафарет следует поддерживать, пока припой полностью не застынет. После этого можно снять крепежную изолирующую ленту и феном, который будет подогревать воздух до 150 градусов Цельсия, аккуратно его нагреть, пока не начнёт плавиться флюс. После этого можно отсоединять от трафарета микросхему. В конечном результате будут получены ровные шарики. Микросхема же является полностью готовой для того, чтобы установить её на плату. Как видите, пайка BGA-корпусов не сложна и в домашних условиях.

Крепёж

1. Переверните микросхему так, чтобы она была выводами вверх.
2. Приложите краем к пятакам таким образом, чтобы они совпадали с шарами.
3. Фиксируем, где должны находиться края микросхемы (для этого можно нанести небольшие царапинки иголкой).
4. Закрепляем сначала одну сторону, затем перпендикулярную ей. Таким образом, достаточно будет двух царапин.
5. Ставим микросхему по обозначениям и стараемся шарами на ощупь поймать пятаки на максимальной высоте.
6. Следует прогреть рабочую область, пока припой не будет в расплавленном состоянии. Если предыдущие пункты исполнялись точно, то микросхема должна без проблем стать на своё место. Ей в этом поможет сила которой обладает припой. При этом необходимо наносить совсем немножко флюса.

Заключение

Вот это всё и называется «технология пайки микросхем в корпусе BGA». Следует отметить, что здесь применяется не привычный большинству радиолюбителей паяльник, а фен. Но, несмотря на это, BGA-пайка показывает хороший результат. Поэтому ею продолжают пользовать и делают это весьма успешно. Хотя новое всегда отпугивало многих, но с практическим опытом эта технология становится привычным инструментом.

Сегодня на прилавках радиорынков и магазинов для электроники можно встретить огромное количество различных по назначению и цене флюсов для пайки.

Производители флюсов предлагают продукцию действительно высокого качества, но найти ее на рынке довольно трудно. Количество и варианты подделок просто поражают своим разнообразием. Даже если вам повезло, и вы нашли оригинальный продукт, то его стоимость будет существенно отличаться от стоимости подделки. Большинство потенциальных покупателей после сравнения цен решают сэкономить и поискать более дешёвый флюс. Мастера же подбирают под свои требования оптимальный набор паяльной химии, устраивающей их по техническим параметрам и цене. Но для этого им приходится перебирать неизвестные флюсы и путем опытов подбирать наиболее подходящий вариант для той или иной работы.

Практически на каждом углу продаются сотни наименований дешевых флюсов с высокими показателями заявленных параметров на этикетке. Но внутри упаковки вас может ожидать совсем неприятный сюрприз.
А сейчас давайте разберемся, как разводят флюсы и как это влияет на их технические характеристики .

Канифоль вместо флюса

Представьте ситуацию: вы купили суперфлюс, открываете тюбик, а там вместо качественного флюса находится низкокачественная канифоль (отходы после производства канифоли). Притом эта же канифоль еще и очень сильно разбавлена каким-то загрязненным техническим вазелином.

Паять или залудить такой смесью просто невозможно. Так называемый «флюс» начинает «убегать» из места пайки. В результате получаем незаслуженные выводы, некачественную «холодную» пайку, а контактные площадки и дорожки из-за перегрева мгновенно отваливаются от платы.

Разбавленный кислотой флюс

Очень часто в уже и без того некачественный флюс добавляют кислоты (лимонная, ортофосфорная) или хлориды (хлорид цинка). По сравнению с канифолью картина сразу меняется – всё лудится и паяется. Создается впечатление, что флюс просто супер, но паять таким флюсом электронные платы нельзя. Очень трудно, а иногда практически невозможно удалить остатки кислоты, особенно из-под SMD-элементов. Кислота может оставаться даже внутри пайки, в порах припоя.

В результате, через месяц-два пайка с кислотой (или хлоридом цинка) рассыпается в порошок вместе с выводами радиоэлемента. Ремонт потом будет очень и очень трудоемкий, а иногда он и вовсе невозможен.

Разбавленный глицерином флюс

Случается и такое, что во флюс щедро льют глицерин. Глицериновый флюс паяет замечательно, он дешевый и его много, но попробуйте покрыть им плату. А потом измерьте сопротивление текстолита платы. Вот так незадача: он проводит ток от единиц до десятков Ом там, где проводить не должен. Даже если вы пытаетесь отмыть глицерин, а он смывается легко, то «проводимость» платы все равно останется! Глицерин впитывается в текстолит (сопротивление текстолита, не покрытого медью - от 10 до 50 Ом ). Для большинства устройств это просто неприемлемо. «Глючить» будут даже самые простые и банальные схемы. Чтобы хоть как-то заставить устройство работать, попробуйте процарапать иглой текстолит между дорожками.

Вывод: глицерин, кислоты, хлориды в безотмывочных флюсах для работы с радиоэлектроникой, компонентами BGA и SMD применяться не должны.

Основные требования к качественному флюсу для работы с выводными элементами, BGA и SMD:

• отсутствие коррозионной активности
• хорошие лудящие свойства
• высокая смачивающая способность
• отсутствие кипения при нагреве до рабочей температуры
• отсутствие электропроводимости
• легкость удаления остатков при необходимости
• поддержка бессвинцовых и свинецсодержащих припоев
• безотмывочная технология пайки (остатки можно не смывать)
• удобство нанесения (гель, паста)
• доступная цена.

А теперь давайте посмотрим, что же нам предлагают на рынке.

Всем вышеперечисленным требованиям отвечают флюсы торговой марки CHIPSOLDER FLUX .

Также достаточно качественными являются флюсы серии SP (SP-10+, SP-15+, SP-18+, SP20+, SP30+ ).

В их составе не обнаружено кислот, хлоридов или глицерина. Флюсы SP доступны в разной консистенции: паста, гель, жидкие (L-NC-3200, L-NC-3600). Они не проводят электрический ток, а смывать остатки совсем необязательно.

Данные флюсы соответствуют всем заявленным нормам и проверены при пайке выводных деталей, проводников, BGA и SMD-элементов, а также чувствительных солнечных панелей.

Характеристики флюсов и их особенности

Давайте сейчас некоторые из них рассмотрим поподробнее.
Для начала разберемся с названием. Что же обозначают все эти большие буквы?

• G (gel) - флюс гелеобразный.
• NC (no clean) - не требует смывания.
• 5268 – индекс флюса.
• LF (lead free) - подходит для бессвинцовых припоев.

CHIPSOLDER G-NC-5268-LF

Данный флюс подходит для пайки залуженных контактов. Обладает хорошей теплопроводностью, контактная площадка остается на плате, а не на жале паяльника. Флюс-гель CHIPSOLDER G-NC-5268 LF - это высококачественный, полупрозрачный, синтетический безотмывочный флюс со смолоподобными характеристиками. Используется для пайки и демонтажа BGA/SMD-компонентов. Подходит для работы с паяльником, термофеном, ИК-станцией, а также для реболлинга.

Изготовлен флюс из высокоочищенных компонентов. Удобно фиксирует BGA и SMD-компоненты при запаивании ("посадке"). Полностью поддерживает как обычную, так и бессвинцовую технологию пайки. Не содержит галогенов, что гарантирует долгосрочную надежность и отличные характеристики пайки.

Обладает минимальной, "мягкой" активностью при пайке, что позволяет не смывать остатки. Не кипит, не оставляет темного "нагара", после пайки остается прозрачным гелем. Теряет прозрачность только при температуре -5 °C, но при этом сохраняет свои свойства. Легко удаляется с помощью любого универсального средства на спиртовой (спиртобензиновой) основе и бумажной салфетки.

Имеет отличную теплопроводность (компонент прогревается максимально равномерно), очень удобен в работе. Не содержит растворителей, не высыхает на открытом воздухе и не твердеет после пайки. Подходит для многократного использования.

CHIPSOLDER –G-NC-6500-LF

Эти флюсы по характеристикам похожи на серию флюсов CHIPSOLDER, но стоят они немного дешевле. Необходимо отметить, что стоимость на качество не повлияла. Ими также можно прекрасно работать и получать хорошие результаты. А теперь остановимся на каждом из них поподробнее.

SP-10+

Это дешевый и довольно неплохой низкоактивный флюс. Рекомендуется применять для монтажа и демонтажа FLIP CHIP, BGA и SMD-компонентов, кристаллов, а также для ремонтных работ с использованием паяльника, термофена, ИК-оборудования.

Имеет практически нулевую активность. Используется для пайки и демонтажа облуженных выводов. Подходит для бессвинцовых припоев. SP-10+ абсолютно безопасен для радиокомпонентов. Равномерно распределяет температуру при пайке и препятствует отслаиванию печатных проводников. Имеет клейкую консистенцию (вязкий, липкий), не вызывает коррозии, надежно фиксирует элементы при пайке. Также он не проводит ток.

Флюс используется без последующей отмывки в печатных узлах. Подходит для работы в различных условиях окружающей среды.

SP-15+

Главное отличие состоит в консистенции.
SP-30 – это полупрозрачный, клейкий гель. Флюс предназначен для ремонта и производства электроники. Может использоваться со всеми стандартными припоями.

Итак, подведем итоги.

Состав всех флюсов разработан для пайки высокого качества. Все вышеперечисленные флюсы применяются в различных условиях окружающей среды и при разных особенностях процесса.
Главными отличиями между флюсами SP являются консистенция и активность. Поэтому подбирать флюс необходимо исходя из сферы применения и удобства при работе.

Что касается флюсов марки CHIPSOLDER, то они не настолько универсальны, как флюсы SP. Выбирая флюс CHIPSOLDER, необходимо определенно знать, как его использовать и с какой целью.

Для хорошей пайки BGA чипов необходим качественный флюс – от него зависит качество или возможность пайки вообще.

При первом знакомстве с пайкой чипов или реболлингом, большинство не спешит покупать настоящие оригинальные флюсы популярных производителей, и считают достаточным для начала попробовать китайский аналог. Скажу однозначно: пайка китайским дешевым флюсом и оригинальным – две абсолютно разные вещи. Убедился я в этом, при первой попытке накатки шаров через трафарет к чипу от видеокарты. Использовал я самый популярный китайский флюс RMA-223. Его цена в магазине алиэкспресс самая привлекательная. У меня ничего не выходило: по несколько шаров постоянно не хотели ложиться на контактные площадки, так приходилось по несколько раз повторять процедуру. Причем если с первой попытки плавления шаров они не пристали к площадка, то потом хоть сколько грей – бесполезно.

Это привело меня к поиску быстрого решения. Для начала я попробовал повторить процедуру со спиртоканифолью. Ничего не вышло, так как канифоль подгорала, а шарики просто не успевали расплавиться. Но я заметил, что те, которые расплавлялись, моментально ложились на площадки.

Главная особенность флюсов для BGA пайки – это способность длительное время сохранять свои свойства при высоких температурах и отсутствие вскипания. Что касается китайского флюса, то он не темнеет и не выгорает на высоких температурах, но свойства флюса у него оставляют желать лучшего.

Поэтому пришла в голову идея доработать китайский флюс RMA-223 путем добавления в него канифоли (в моем случае спиртоканифоли), но для этого необходимо избавиться от спирта, который приведет к вскипанию флюса на высоких температурах. Данный рецепт очень помог мне, использую его по сей день и не только для пайки BGA. Так как он имеет густую структуру, флюс удобно наносить при пайке SMD элементов и других деталей. Его не обязательно смывать после пайки.

Итак, понадобится:

1. Флюс китайский RMA-223

2. Спиртоканифоль ЛТИ-120 (можно заменить другой спиртоканифолью)

3. Емкость металлическая для нагревания (я взял алюминиевую колбу из под фотопленки)

4. Лопатка для перемешивания (в моем случае — карандаш)

Процедура:

1. Выдавливаем в емкость флюс RMA-223.

2. Разогреваем флюс, пока не станет жидким.

3. Добавляем спиртоканифоль ЛТИ-120, в пропорции примерно 1:3 (то есть ЛТИ-120 – 25%, RMA-223 – 75%).

Разогреваем полученную жижу, перемешивая лопаткой до слабого вскипания. Для разогревания, использовал термофен.

4. Продолжаем греть пока вскипание не прекратиться или станет очень слабым. Это будет свидетельствовать, о том, что спирт выпарился из жижи.

5. Пока полученный флюс горячий и жидкий, набираем его в шприцы.

Все! Флюс готов, после остывания, он станет таким же густым, как изначально и приобретет свойства хорошего флюса. В сравнение с оригинальными флюсами, лично я разницы не заметил. Он так же обеспечивает качественную пайку и легко смывается, не оставляя пятен и пригаров.

Надеюсь Вам пригодится данный рецепт.