montaje y reparación de dispositivos bga
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
BGA BALL GRID ARRAY SASE 2012 – FIUBA – Bs.As.
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Desarrollo * Tipos, consideraciones y clasificación * CSP y Flip Chip * Métodos de remoción de BGA’s * Métodos de alineación de BGA’s * Fijación de perfiles térmicos * Boquillas, formatos y clasificación * Equipo de remoción std. -TF-700 o sim.- * Equipo de rem. e Inst. Prof. -TF-2000 o sim- * Ejemplos de Radiografias y fotografias * Infra-Rojo e Inspeccion por fibra optica * Video de Soldadura y Desoldadura. * Video de Inspección * Conclusiones Finales
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BGA
-Bolitas o Columnas de Estaño Eutéctico- -de 16 a 2400 contactos-
BALL GRID ARRAY
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Variantes de BGA Plastic BGA -388- Super BGA -596- Tab BGA -736-
BGA –Cerámico- BGA –Cerámico- BGA -Metálico-
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Tipos de Array
Ball Grid Array (BGA) • Cápsula Plástica (PBGA)
• Cápsula Cerámica (CBGA)
• Cápsula Cerámica con Columnas (CCGA)
• Cápsula Metálica (MBGA/SBGA)
Chip Scale Package o Micro BGA (CSP)
Micro Lead Frame (MLF)
Flip Chip (FP)
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BGA Típico
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Características de un BGA
Plastic Over-Molded Epoxy Under-filled (Glob Top)
*Paso entre bolitas (Pitch ): 0.3mm–1.5mm
*Diámetro de la bolita: 0.25mm–1.05mm
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CSP (Chip Scale Package)
Tamaño Global: ninguno mas largo que 1.2 X el tamaño del die dentro del componente // Variante del uBGA
Características de un CSP
Un nuevo desafío al momento de remover o instalar un componente
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Micro conductor, es una familia de circuitos
integrados QFN.
Está disponible en 3 versiones que son MLPQ,
MLPM y MLPD
Tambien considerados en algunos casos como
familia de los CSP.
Características de un MLF
MLF (Micro Lead Frame) o MLP o QFN
Un nuevo desafío al momento de remover o instalar un componente
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-Die, Cristal de silicio desnudo con hilos de soldadura a sus costados.-
-Conexión directa al sustrato
Características de un FLIP CHIP
Se pueden lograr chips tan pequeños que su reparación en algunos casos puede
resultar imposible
• Varían su tamaño desde 0.8 a 20 mm cuadrados • El diámetro de las bolitas
varían entre .1 y .4 mm • El pitch entre bolitas varían entre .25 y .8 mm
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Comparación Rápida
BGA CSP-FC
Tamaño del chip: superior a 4cm2 entre 0,8 y 4cm2
Paso entre bolitas: 0.3mm a 1,5mm entre 0,25 y 0,8mm
Diámetro de las bolitas: 0,5mm a 1,05mm entre 0,1 y 0,4mm
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Indice del proceso para remover o instalar un BGA
Remover el componente
Limpiar el lugar
Colocar el componente
Reflow/Aplic.de calor Inspección
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Remover un BGA mediante método Conductivo –ej: equipo PACE-MBT 250- Virtualmente todos los BGA/CSP pueden ser
retrabajados usando sistemas de métodos
conductivos para transferir la temperatura.-
Algunos dispositivos para este tipo de remoción
estan disponibles ayudado por una bomba de
Vacío que a través de una goma (sopapa) una vez
alcanzada la temperatura necesaria, hara de -
vacuum pick-up- y levantará el componente.-
Este método de ninguna manera es apto para
instalar un BGA.
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Remover un BGA mediante métodos Convectivo y Radiación
----Equipos Profesionales----
IR3000 –Infra Rojo – *******************
TF-1700/2700 -Aire Caliente- ================
-Equipo de bajo costo pero alta prestacion-
JOVY RE-7500 -Infra Rojo-
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Pasos Básicos para Remover un BGA método convectivo, aire caliente
1 Area de Preparación y limpieza
Precalentamiento superior
Posicionamiento
2
Alineación de la boquilla
por encima del
componente
3 Reflujo con proceso de Salida
Administre calor hasta que toda la
soldadura se haya fundido
4
Levante el componente
Permita su enfriamiento
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No Hay reflujo de soldadura
en componentes adyacentes
Aire Caliente
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Remoción BGA -Equipos PACE ST 325 y ST 350 Equipos convectivos de bajo costo
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Remoción BGA -Equipo PACE IR3000 Infra Rojo – Alta Gama
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Remoción BGA -Equipos PACE TF1700/2700 Aire Caliente-Alta Gama
PACE TF 1700
PACE TF 2700
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Remoción BGA -Equipo JOVY RE-7500 Infra Rojo, simple y económico !!!
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Métodos para Alinear
componentes BGA’s
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Métodos de Alineación 1 Alineación con Plantilla (para equipos Termo Flow)
Factor de éxito nro. 1: Habilidad del Operador.-
• Para trabajos con pasos superiores a .8 mm .-
• Bolillas con diámetros inferiores a .8 baja posibilidad de éxito.-
• Bolillas con diámetros inferiores a .6 , casi imposible.-
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Métodos de Alineación 2 usado con equipo prof. TF1700 o 2700
Alineación a través del
muestreo realizado por
potente cámara (aprox. 72x)
mas prisma, traducidos en la
pantalla de una PC o un Monitor
de Video acompañados de un
importante paquete de
Software.-
CSP Misaligned CSP Aligned
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Consideraciones para la Alineación
Que nivel de precisión se requiere ?
• Superior al 50 % del diámetro
de la bolilla.-
Para tener una precisión casi exacta
sobre la colocación y por ende
considerarla exitosa, la precisión
debera ser de .025mm (.001”)
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Consideraciones para la Alineación
• > a un paso de .8 mm, Zoom no inferior a 35x
• < a un paso de .8 mm, Zoom 80x mínimo (CSP)
• La computadora basada en sistemas ópticos es el
método más fiable y mas económico que el método
de utilización de equipos de RX.-
• El software reduce costos, tiempos, mejora
perfomance, permite el guardado de perfiles
predeterminados, etc..-
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Camara
Prisma
PCB
BGA
Monitor
Rojo = BGA
Azul = PCB
Dispositivo de Alineación por Camara, profesional mas prisma, superposición de imagenes BGA/PCB
Visual Overlay System (VOS) sistema visual de superposicion
Ver Video
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Video -- Alineación con nuestras manos
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Reflow de BGA 313
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Perfiles Térmicos
Establecimiento de un perfil
Zonas
Pautas
Precalentadores, métodos y sistemas
Boquillas para Aire Caliente
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Establecimiento de un Perfíl Térmico
Se realizan tres agujeros en la placa a instalar el componentes y se
colocan tres terminales de termocuplas -observar fotografía-
Peroooo es aun muy
utilizado para
realizar las
calibraciones
pre instalacion
y controlar las
temperaturas
en cada sector
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Establecimiento de un Perfíl Térmico
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Perfiles de Zonas Térmicas
Estableceremos 4 zonas críticas y en virtud del solftware y las
termocuplas instaladas veremos en pantalla las curvas pertinentes
durante un proceso completo.-
1. Preheat
2. Soak
3. Reflow
4. Cool-Down
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Pautas de los perfiles Térmicos Preheat: Rampa de temperatura en la tarjeta, el BGA & sus
junturas ( 2-3°C/sec) hasta alcanzar los 100°C
Soak: Precalentamiento durante 1-2 minutos, hasta que la rampa
alcance los 120 - 135 °C
Reflow: Chorro de aire a través de la boquilla sobre los cuatro
lados hasta alcanzar los 200- 210 °C, sin excederse de la
temperartura maxima prevista para el componente que se
esta trabajando (usualmente 235-240°C)
Cool-Down: Aire frío proporcionado por el Ventilador a la boquilla
y fin del proceso.-
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Zonas Térmicas
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-Bandeja o plato caliente
-Ineficaz y dificultoso de controlar
-Buenos trabajos con pequeñas tarjetas
-Confiable en proximidad y más efectivo en tarjetas híbridas
Hybrid Conductive & Convective Preheating System
Método de Precalentamiento: Conductivo
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Método de Precalentamiento: Radiación usando en sistemas profesionales con equipo tipoTF-1700 a
través de I.R. (400 w) -las potencias dependen del modelo de equipo-
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Método de Precalentamiento: Convección Solamente precalentador de bajo costo
PACE ST 450
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Método de Precalentamiento: Radiación Solamente precalentador de bajo costo
PACE ST 400
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Conclusiones del Precalentamiento
Evitar aplicar calor de un solo lado.
Evita daños en los pads.
Evita la delamicación del PCB.
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Sistema Profesional de alta gama para Remoción e Instalación por AIRE CALIENTE –PACE –
Motorized Heater Head w/ Heat
Focusing Nozzles
Retractable Hi-Res Vision Overlay
System w/Dichroic Prism
Medium Wave IR Bottom Side Pre-Heater
Thermocouple inputs for accurate profile
development
Single Axis Operation
Adjustable Nest for Component
Pick Up
24” X 24” PCB Holder w/
Micrometer Adjustments
Intuitive PC-Based Profile Development
Software
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JOVY = Infra Rojo Soldadura y Desoldadura de PTH, SMT y
BGA a bajo costo y alta prestación
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Retrabajando BGA con equipo JOVY
Suelda un BGA Instala un procesador de Wii
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BGA Reballing (rearmador de bolitas) con JOVY
Metodo 1: Con bolitas simples Reballer
Metodo 2: Con pasta de estaño STENCIL
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Estado de los pad despues de la limpieza
Plano
Concavo
Convexo
Desigual
Aceptable
Deseado
No deseado
Inaceptable
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Estado de las bolitas posterior al Reflow
Un-reflowed Partial Complete
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Equipo de Inspección por Rayos X PACE – XR 3000
• El Sistema de Inspección
en Tiempo Real XR 3000 es una potente herramienta para control de calidad y verificación durante el proceso de todos los aspectos de la fabricación microelectrónica. El XR 3000 facilita una rápida inspección por rayos X en tiempo real en entornos de producción y retrabajo
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Equipo de Inspección por Rayos X PACE XR 3000
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Insufficient Reflow -Soldadura Fria-
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Bolita perdida
Error de Alineación
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Mirando bajo microscopio Pad levantado
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Mirando bajo microscopio
Cracked Solder Joint
Sergio Guberman, 2000 / 2012 05/05/10
Estamos Terminando !!! Preguntas ???
Sergio Guberman, 2000 / 2012
Sencillamente…Muchas Gracias !!!
por confiar en nuestra compañía