• Petus
• August 22 2022
• Vše ostatní / others
• 2098x Přečteno

Na sociálních sítích jste si odhlasovali, že mám sepsat návod o tom, jak přepájet BGA pouzdro jenom za pomocí horkovzduchu a mikropáječky - což jsou věci, které dost bastlířů má běžně doma. Ani podehřev nepotřebujete, ale samozřejmě je to s ním lepší.

Info na úvod: návod, který zde popisuji používám už několik let a úspešnost mám odhadem 95%. Pokud to děláte jinak, lépe, budu rád když mi napíšete na sociální sítě facebook nebo twitter.

Co budete potřebovat

- horkovzduch s řízením teploty a průtoku vzduchu. Nejčastěji používám kulatý nástavec o průměru cca 8mm (průměr závisí na velikosti BGA).
- mikropáječku se širokým hrotem - mám Wellerku a hrot typu seříznutá špička s průměr 2.4mm
- tavidlo (používám Rework Jelly z GME)
- kvalitní pájku ("cín") (olovnatá Sn63/Pb37/2.2% - používám Kester 24-6337-9717, slušná byla i SN60PB40 FLUITIN 1532 ALPHA mezi bezolovnaté patří mezi mé oblibené třeba Sn96Ag3Cu0,5 PBFREE 3,3% Alpha)
- odsávací měděný knot/odsávací licna s tavidlem, používám průměr 1.5mm (1,5mm/1,6m CUK-1,5)
- isopropylalkohol (IPA)
- kovová pinzeta
- starý zubní kartáček
- mikroskop nebo novější telefon s foťákem

Odpájení
Nejprve musíme čip odpájet. Moje BGA, které chci vyměnit má rozteč 400um a 8x9 kuliček.
Horkovzdušnou stanici nastavím na 20l/min a teplotu 330°C. Vzdálenost nástavce od BGA je cca 4mm (pro nástavec 8mm). Důležité je vybrat nástavec podle pouzdra! Nástavec by měl být o něco málo větší než je pouzdro.

K nastavené teplotě, asi vás zaujalo 330°C - teplota silně závisí od designu DPS - pokud je na DPS hodně polygonů (rozlitá meď, je potřeba vyšší teplota), pokud tam ale polygony nejsou, teplotu klidně snižte třeba i na 260 °C.

Pokud nemáte podehřev, vzdalte se od čipu na větší vzdálenost (např. 2cm) a nahřívejte DPS, nástavec umístěte nad střed čipu ve větší vzdálenosti než budete ve finále pájet.

Po cca minutě nahřívání přiblížím ručku nad střed čipu ve vzdálenosti cca 4mm.
Pokud máte menší trysku, snižte průtok vzduchu, s ručkou horkovzduchu můžete mírně hýbat - volil bych i větší vzdálnost od čipu. Pokud máte větší trysku, pak raději s ručkou nehýbejte.

Pokud vám součástky ulétnou: snižte průtok vzduchu nebo je přilepte kaptonovou páskou. Pozor na rozdílně vysoké součástky! I kaptonová páska se mírně deformuje a lepidlo může způsobit odtrhnutí nechtěné součástky z DPS!

Nakonec pinzetou odejmu čip z DPS.



Příprava DPS na nový čip
A teď přicházejí dva způsoby, jak si připravit DPS pro nový čip. Způsob, který běžně volím závisí na kvalitě DPS - pokud je DPS respektive nepájivá maska kvalitní tak, že drží mezi ploškami kuliček tak:

Vezmu flux nanesu na DPS a širokým hrotem (nastaveným na 330°C, ale teploty závisí od designu DPS. V mém případě mám na DPS velké polygony, které jsou výbornými chladiči) sundávám lehkým pohybem starou pájku/cín z DPS. Při kvalitním pokovení páječky se pájka/cín přichytává na hrot snadno a tím se zmenšuje množství pájky na DPS.







Pokud je ale nepájivá maska nekvalitní a nedrží mezi ploškami, sleje se pájka do jedné velké plochy. Aby se čip správně zapájel, je nutné cín z této velké plochy odstranit - to dělám tak, že použiju odpájecí/odsávací licnu s tavidlem a pájkou a licnou přejedu přes plošky a snažím se odstranit co největší množství cínu.
Nakonec přidám tavidlo a čistým hrotem přejedu plošky abych přerušil nechtěné spojení mezi ploškami (proč? čím déle je pájka vystavena teplu, vypařuje se tavidlo, které zlepšuje vlastnosti pájky - pájka se pak začne táhnout za hrotem).







Jde se pájet
Ač s kvalitní nepájivou maskou nebo ne, vyčistím zubním kartáčkem a isopropylalkoholem DPS a nanesu malé množství fluxu, které rozetřu do tenčí vrstvy.



Pájený čip umístím na plošky DPS tak, aby kulička z čipu byla zhruba nad ploškou. Díky fluxu čip pevněji drží na místě a během pájení si "zaplave" a srovná se tak na DPS - nepřesné umístění.
Jestli je kulička BGA nad ploškou DPS zjistím buď pod mikroskopem nebo telefon, spousta telefonů má makro režim a vysoké rozlišení. Základ je hodně světla.
Na BGA se podívám pod úhlem, zda kulička je opravdu nad ploškou.



Postup pro pájení je velmi podobný tomu pro odpájení. V mém případě mám nastaveno 330 °C, 20l/min, průměr nástavce 8mm a pájím ze vzdálenosti cca 4mm nad středem pájeného čipu.
Před zapájením (pokud nemám podehřev) mířím ručkou nad čipem ze vzdálenost cca 2cm po dobu alespoň 1 minuty tak, aby se DPS předehřála.

K nastavené teplotě - teplota silně závisí od designu DPS - pokud je na DPS hodně polygonů (rozlitá meď, je potřeba vyšší teplota), pokud tam ale polygony nejsou, teplotu klidně snižte třeba i na 260 °C.

V případě menšího nástavce snižuji průtok a zvětšuji vzdálenost. Mohu mírně pohybovat ručkou nad čipem.

Součástky v okolí můžete přelepit kaptonovou páskou, která vydrží teplotu vyšší než 250 °C (krátkodobě). Teplota horkého vzduchu od nástavce rychle klesá.

Jak zjistím, že už je zapájeno?
Profíci řeknou, že to vidí... já už zapájel stovky čipů, ale tohle říct nedokážu - ty kuličky uprostřed čipu jsou zrádné.
Během pájení měřím strukturální diody v čipu (pozor na STM32 a GPIO piny, které jsou 5V tolerantní, u nich nic takového nenajdete).
Co jsou strukturální diody jsem popsal v tomto článku - https://chiptron.cz/articles.php?article_id=256

Používám STM32 Nucleo a jeho 8 ADC kanálů a pokud je napětí mezi 300 mV a 700mV, pak je daný pin zapájen.
Pokud nechcete měřit strukturální diody během pájení, můžete změřit diody po zapájení.
Výhoda měření během pájení je, že čip není tak teplotně namáhán (takové to: nechám to tam ještě 30 sekund, ať se to fakt dobře zapájí).
Pájení DFN4 a měření strukturálních diod multimetrem je k vidění na https://chiptron.cz/news.php?readmore=1212