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:
- где есть термофен.
- Пинцетом.
- Паяльной пастой.
- Изолентой.
- Оплеткой для снятия припоя.
- Флюс (желательно сосновый).
- 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
- Переверните микросхему так, чтобы она была выводами вверх.
- Приложите краем к пятакам таким образом, чтобы они совпадали с шарами.
- Фиксируем, где должны находиться края микросхемы (для этого можно нанести небольшие царапинки иголкой).
- Закрепляем сначала одну сторону, затем перпендикулярную ей. Таким образом, достаточно будет двух царапин.
- Ставим микросхему по обозначениям и стараемся шарами на ощупь поймать пятаки на максимальной высоте.
- 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.
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.
Флюс обеспечивает стабильное горение , способствует формированию надежного сварного соединения, выводит из сварочной зоны ненужные примеси и в целом улучшает качество работы. можно купить в магазине, современный производители предлагают большой ассортимент. Но мы предлагаем вам сделать флюс самому. Это не займет много времени, зато сэкономит ваши деньги.
В основном, паяльный флюс используется для сварки и мелких деталей. Существует также специальный флюс для пайки bga. В этой статье мы поделимся «рецептом» изготовления различных видов флюса или, проще говоря, припоя, который можно использовать в большинстве мелких паяльных работ.
Прежде чем приступить к изготовлению флюса, нужно разобраться в его разновидностях и особенностях. Чтобы соединить две детали нужно выдерживать в сварочной зоне определенную температуру, в зависимости от металла она может сильно варьироваться. При этом температура плавления припоя должна быть заметно выше температуры плавления металла, с которым вы работаете. Отсюда вытекают особенности выбора . Нужно учитывать материалы, которые вы соединяете друг с другом, температуру их плавления и прочность.
Если говорить обобщенно, то флюсы бывают твердыми и мягкими. Твердые флюсы отличаются высокой температурой плавления, а мягкие - низкой. Их также называют тугоплавкими и легкоплавкими. Если свариваемая деталь тонкая, то используйте мягкий флюс. Если она большего диаметра и требует длительного прогрева, то используйте твердый тугоплавкий припой.
Тугоплавкий флюс (или припой) плавится при очень высокой температуре (от 400 градусов по Цельсию) и обеспечивает формирование прочного . Но при использовании такого флюса детали часто перегреваются и могут не работать. Эта проблема особенно актуальна для радиотехников и всех, кто увлекается электроникой.
Легкоплавкий флюс плавится при низких температурах и позволяет использовать его при работе с платами и схемами, например. Такой флюс состоит в большей степени из свинца, и в меньшей степени из олова. Может дополнительно содержать в своем составе примеси других металлов. Существуют отдельные легкоплавкие флюсы, которые плавятся при температуре до 150 градусов. Их используют при работе с транзисторами.
Качественный флюс должен беспрепятственно проводить тепло, обеспечивать прочность сварного соединения, хорошо растягиваться, защищать от коррозии и быть устойчивым к температуре плавления металла.
Производители выпускают флюс для пайки в виде проволоки, трубочек с канифолью, лент и многих других. Большинство мастеров использует прутья из олова диаметров не более 5 мм. Также существует так называемые многоканальные припои, в которых есть несколько источников . Такие припои обеспечивают особенно прочное соединение. Их продают в виде бобин, спиралей и мотков. Если вы будете использовать припой лишь один раз, то можете приобрести кусочек проволоки, вам будет достаточно 5 сантиметров. Для пайки плат и схем используется флюс-трубочка, с колофонием внутри. Этот припой отлично подойдет для соединения деталей из серебра или латуни.
Вне зависимости от типа флюса, который вы используете, место пайки после работы нужно протереть тряпкой, предварительно смоченной в ацетоне. Сам шов можно очистить с помощью небольшой жесткой щетки, предварительно смоченной в растворителе.
Сама пайка как способ соединения металлов имеет ряд свои преимуществ. С помощью нее можно добиться прочного и герметичного , устойчивого к коррозии и окислению. Также для пайки не нужны специальные навыки, эту работу может выполнить человек с минимальными теоретическими знаниями.
Инструкция по изготовлению флюса
Итак, как сделать флюс для пайки своими руками? Все зависит от назначения. Если вам нужно спаять тонкие , то можно использовать прутки диаметром 1 мм. Их мы будет изготавливать сами.
Нам понадобится маленькая бутылка или любой другой сосуд с плоским дном. В дне проделываем отверстие с диаметром, который нам необходим (в данном случае 1-2 мм). Берем свинец или олово и плавим его с помощью газовой горелки. Заливаем в нашу бутылку. Из отверстия начнет вытекать расплавленный металл, вам нужно заранее подготовить поверхность. Вы можете использовать лист жести, например. Полученные «прутки» должны застыть, затем их нужно разрезать. Опытные мастера используют специальные формы для изготовления прутков. Посмотрите также обзор на флюс для пайки bga.
Также существуют жидкие флюсы, в виде геля или пасты. Они сейчас очень популярны и есть в ассортименте любого производителя. Это не удивительно, ведь такие флюсы не вызывают окисление, препятствуют образованию коррозии, не проводят ток и место пайки не нужно очищать после работы. Такой флюс тоже можно изготовить дома.
Нам понадобятся кристаллы канифоли, которые нужно растолочь в порошок. Заверните кристаллы в плотную ткань и постучите по ним молотком (желательно, молотком для работ по дереву или кухонным молотком для мяса). В соотношении один к одному смешиваем порошок и спирт. Спирт можно приобрести в аптеке. Желательно смешивать в стеклянной емкости, например, небольшой банке. Тщательно размешиваем спирт с порошком и ставим банку в горячую воду. Еще раз тщательно все перемешиваем до однородной консистенции. Готово! Полученный флюс можно использовать с медицинским шприцом или залить его в пустую бутылочка из-под лака для ногтей.
Прогресс не стоит на месте и лет уже эдак с десяток на рынок вышли гелевые флюсы. В чем же их фишка и для чего вообще они нужны?
Что такое гелевый флюс
Гелевые флюсы - это та же самая канифоль, но в гелевом состоянии. Технологию производства гелевых флюсов я не знаю, но знаю точно, что эти флюсы используются для деликатной пайки радиодеталей, а также для ремонта мобильных телефонов, ноутбуков и другой мелкой электроники. Их большой плюс в том, что они легко смываются (можно даже и не смывать) Flux-Off-ом, ацетоном или бензином «Калошей». Подробнее про чистящую химию можно прочитать в статье Химия для электронщика .
Итак, теперь обо всем по порядку…
Флюс Flux-Plus
Flux-Plus
считается самым лучшим гелевым флюсом.
Паять с ним одно удовольствие, если, конечно, это не подделка. Очень любят его ремонтники мобильных телефонов, ноутбуков и прочей мелкой электроники, так как он не оставляет нагар, прекрасно взаимодействует с припоем, а также имеем приятный хоть и не полезный для здоровья запах. Единственный минус – это его цена. На момент написания статьи его стоимость колеблется от 1000 рублей. Поэтому, для новичка там флюс очень сильно ударит по карману.
Флюс RMA-223
RMA-223 - дешевый китайский аналог знаменитого флюса Flux-Plus. RMA (R osin M ild A ctivated) – “слегка активированная канифоль”. Группа смолосодержащих флюсов с различными комбинациями активаторов: органическими кислотами и их соединениями.
Также есть RMA-223 и американского происхождения. Цена американского - чуть ниже чем Flux-Plus, но тоже не из дешевых, где-то порядка 500 рублей.
Китайский флюс RMA-223 стоит в разы дешевле, чем Flux-Plus, но выполняет те же самые функции, ничуть не уступая знаменитому Flux-Plus. Самый дешевый я нашел за 35 (!) рублей за штуку, если брать оптом на Алиэкспрессе. В принципе, качеством доволен. Чтобы не прогадать с выбором флюса, есть одно правило, чем он желтее - тем качественнее.
Чтобы было удобнее дозировать, я его залил в шприц.
Так как флюс RMA223 вязкий, то здесь не подойдет простая тонкая игла. Поэтому, надо будет отдельно приобрести иглы. Диаметр выбирайте чуть больше, чем стандартная игла. Длину иглы – по вашим предпочтениям.
Выбирайте на ваш вкус и цвет!
Гелевые флюсы и здоровье
Гелевые флюсы, особенно китайский RMA-223, очень токсичен и сильно дымит. Плохо подходит для пайки BGA микросхем. Для пайки различной мелочевки хорош, НО задумайтесь… Сколько стоит ваше здоровье? Точнее как дорого Вам обойдется его лечение после 5-10 лет такой работы. Мало того что он очень сильно дымит, оттереть его после пайки без остатков, задача не из легких!
Что можно сделать в этом случае? Сделать хорошую вытяжку и чаще проветривать рабочее место. Старайтесь не вдыхать пары гелевых флюсов. По сравнению с сосновой канифолью, наша сосновая канифоль почти безвредна;-)
Что нам даст высококачественный флюс?
1. Уверенность в качестве пайки.
2. Не превратит нас в астматиков. Снизит шанс загнутся от рака легких и пр.
3. Значительно сэкономит время и нервы в нашей нелегкой работе.
Скупой в итоге платит на порядок больше…
Вывод
Мне хватает одного шприца флюса RMA где-то на год при умеренном пользовании. При пайке такой флюс очень хорошо растекается и смачивает припой. Пайка получается, как заводская;-), разницу не отличишь. Как я уже сказал, он незаменим при пайке и даже микросхем в телефонах, в ноутбуках и другой мелочевке, но его и также с большим успехом можно применять и при пайке своих электронных безделушек. Попробуйте и вы удивитесь чистоте и аккуратности пайки;-)
Всем добра! Данный рейтинг содержит лучшие флюсы для пайки и составлен из личных предпочтений и отзывов мастеров по ремонту электроники. Многие читатели сейчас подумают — «Ну наконец-то! Мастер Пайки начал хоть что-то писать о паяльном деле!» и окажутся правы – за почти 4 года на блоге не было написано ни одной приличной статьи о процессе пайки, хотя название блога как бы обязывает. Признаю, каюсь, буду исправлять положение.
Планирую публиковать обзоры процессов пайки, инструментов пайки, паяльные видео и новые технологии в мире пайки. А сегодня приведу свой рейтинг 10 самых лучших флюсов для пайки. Данный рейтинг составлен, исходя из личных предпочтений и всяческих отзывов знакомых мастеров по ремонту электроники различного уровня и не претендует на исключительность. Поехали — флюсы для пайки .
Рейтинг самых популярных флюсов для пайки
Что мы должны знать о флюсе?
Флюс предназначен для повышения качества процесса спаивания припоем двух металлических поверхностей и при нагревании очищает поверхности от оксидных и жирных пленок. Хороший флюс должен иметь низкую температуру плавления и малый удельный вес. Перед моментом плавления припоя он должен успеть растворить окислы и не проникать вглубь паяного соединения в процессе пайки. Флюс должен хорошо растекаться и смачивать поверхность припоя и металла в месте пайки .
На пятом месте самый популярный флюс всех времен и народов, муза музыкантов, дар природы , ее величество канифоль. Канифоль бывает живичная (из живицы хвойных пород деревьев, почти не имеет жирных кислот), экстракционная (экстрагирование бензином хвойных опилок, содержит больше жирных кислот, чем живичная) и таловая (остатки после сульфатоцеллюлозного производства мыла).
На четвертом месте многими любимый спирто-канифольный флюс СКФ или ФКСп (флюс паяльный спирто-канифольный). Он состоит на 60-80 % из спирта и на 20-40 % из канифоли. Такую смесь можно приготовить дома своими руками. Например многие просто крошат канифоль в спирт в соотношении примерно 1 к 3. Удобно применять в шприце с иголкой. Но при хранении в неплотно закрытом шприце начинает подсыхать на иголке и перестает течь.
Достоинства:
доступный и популярный неактивный флюс, удобно наносить, дымит не сильно.
Недостатки:
при нагреве, спирт начинает бурно испаряться и шипеть.
Что паять: медные провода, позолоченные и посеребренные контакты микросхем и радиоэлементов, латунь, цинк.
Чем смывать: спирт, растворители, бензин, спирто-бензиновая смесь.
Итак мы подобрались к Топ 3 лучших флюсов для пайки. На призовых местах я расположил профессиональные флюсы, которые в обычной жизни могут и не пригодиться. А вот в ремесле – очень нужны.
Флюсы Amtech RMA-223 и Kingbo RMA-218
Третье бронзовое место занимает Amtech RMA-223 — представляет собой гелевый флюс – смесь измельченной канифоли и растворителя.
Также в составе подозреваю, могут быть активаторы и отдушка. RMA-223 очень часто подделывают – самый главный признак подделки – на наклейке надпись мелким шрифтом «Coliformia» вместо «California», однако как ни странно, китайский подделанный флюс весьма хорош в эксплуатации, а многие сервисы только на нем и сидят. Хотя мастера с mysku не советуют уже брать на али этот флюс, а лучше взять аналог Kingbo RMA-218 .
Достоинства:
удобно наносить гель, хорошая паяемость, можно не отмывать, подделка дешево стоит (около 200 руб.), а паяется с ней весьма неплохо и пахнет парфюмом.
Дорогой (тюбик 10 г может стоить 1500 руб.), вонючий, попадаются подделки.цена является ограничивающим фактором, например тюбик 30 г может стоить от 2000 руб.
Что паять: в основном ответственная безсвинцовая и свинцовая пайка.
Чем смывать: большинство можно не смывать, спирт, растворитель, есть фирменный растворитель T2005M.
На этом Топ 10 самых лучших флюсов для пайки считаю завершенным. Конечно существует куча других флюсов, в том числе хороших китайских и топовых немецких и японских. Но я ими не пользовался, поэтому рассказать о них адекватно не могу.
Если Вы, уважаемые читатели, пользуетесь каким-либо другим флюсом и считаете его лучшим в мире, то обязательно напишите мне о нем в комментариях. Возможно, он появится в рейтинге после тестирования.
Для Вас старался Мастер Пайки.
