Refonte BGA : un guide complet pour la réparation des matrices à billes

Introduction

La refonte BGA indique en fait la manière dont les composants du réseau à billes sont réparés ou remplacés sur un PCB.

Quatre tâches principales sont notamment incluses dans le processus de retravail du BGA, à commencer par le chauffage de la carte et le retrait de BGA. Après cela, la carte est nettoyée et un nouveau composant est fixé. 

Votre réussite dans la retouche des BGA dépend en grande partie de votre capacité à contrôler la chaleur et le nettoyage.  

Quels outils sont nécessaires pour la retouche BGA ?

Pour la retouche du BGA, vous aurez besoin des outils suivants :

• Dragonne
• Alcool isopropylique
• Flux liquide
• Buse chauffante
• Mèche à souder
• Pâte à braser
• Mini pochoir
• Pince à épiler
• machine à rayons-X

Qu'est-ce que le processus de retravail BGA ?

Les étapes simples du processus de retravail du BGA sont les suivantes :

Étape 1 : Préparation du site pour la reprise

Vous devez préparer le site avant de le retirer. Les tâches de préparation du site comprennent les suivantes :

• Utilisez un bracelet antistatique relié à la terre pour garantir la sécurité du site.
• À l’aide d’alcool isopropylique, nettoyez soigneusement la zone BGA de la carte.
• Autour du périmètre du BGA, appliquez le flux liquide. Pendant la redistribution, cela facilitera le processus de transfert de chaleur.
• Sur la station de reprise BGA, fixez une carte et calibrez l'optique.

Étape 2 : Retrait du BGA

Vous pouvez chauffer le BGA et le retirer en appliquant le flux. Pour retirer le BGA, procédez comme suit :

• Placez une buse de préchauffage sous la carte, centrée sous le BGA.
• Pour réchauffer doucement la planche, réglez le préchauffeur sur 150°C et faites-la chauffer pendant une à deux minutes.
• La buse de chauffage IR supérieure doit être positionnée à 1 mm de la surface, directement au-dessus du BGA.
• Réglez l’élément chauffant supérieur sur 350°C.
• Pour chauffer la zone BGA avec de la chaleur infrarouge, ouvrez la buse supérieure. Faites attention à la température.
• Pour la refusion, continuez à chauffer la soudure tant qu'elle n'a pas atteint environ 240°C – 260°C.
• Pour garantir que la soudure se liquéfie complètement, maintenez la température de refusion à ce niveau pendant 30 à 45 secondes.
• À l’aide d’un outil de prélèvement, faites glisser soigneusement le BGA hors de son emplacement après avoir soulevé la buse supérieure.
• Pour éviter d'endommager les coussinets, chauffez-les et retirez-les progressivement.
• Assurez-vous que la soudure résiduelle reste sur les pads après avoir retiré le BGA. 

Étape 3 : Nettoyage du site avant la reprise

Avant de procéder à la reprise, le site doit être soigneusement nettoyé une fois le BGA retiré :

1. Pour éliminer tous les résidus de soudure des pastilles, utilisez une mèche à souder remplie de flux.
2. Pour vous assurer qu'il n'y a pas de soulèvement ou de dommage, examinez les coussinets au microscope.
3. Utilisez un fer à souder réglé à 350 °C pour remouiller délicatement les pastilles qui ont été soulevées.
4. Pour une surface propre, utilisez de l'alcool isopropylique pour éliminer tout reste de flux. 

Étape 4 : Remplacement des billes de soudure

Remplacez les billes de soudure sur les pastilles BGA pour le remontage de la manière suivante :

1. Utilisez de petites quantités de pâte à souder pour centrer une partie des pastilles avec un distributeur ou un pochoir.
2. À l'aide d'une pince à épiler, en suivant le schéma de disposition des billes, placez une nouvelle bille de soudure sur chaque point de pâte.
3. Assurez-vous que la bille de soudure est bien placée et ne se chevauche pas.
4. Chauffer le site à 150°C. Utiliser une buse chauffante pour fixer les billes à leur place afin qu'elles ne provoquent pas de refusion.

Étape 5 : Nouvel alignement et nouvelles installations du BGA

Vous pouvez maintenant aligner et souder le nouveau BGA sur la carte de la manière suivante :

1. Placez le BGA au-dessus du site à l'aide d'un outil de sélection. Assurez-vous qu'il s'adapte parfaitement aux repères.
2. Abaissez le BGA sur les pads. Appliquez une légère pression vers le bas pour le faire toucher le point d'auto-centrage.
3. Vous pouvez utiliser un microscope pour vérifier si les billes de soudure touchent correctement la pâte à souder sur les pastilles.
4. Appliquez du flux sur les bords pour assurer la fluidité de la soudure.
5. Utilisez une buse chauffante pour refondre la soudure tout en maintenant un profil thermique culminant à 250 °C.
6. Chauffez constamment la soudure jusqu’à ce qu’elle soit complètement collée aux pastilles.
7. Attendez que l’ensemble refroidisse.

Étape 6 : Contrôle de la qualité des joints

Examinez les joints BGA après le remplacement pour vérifier la qualité :

1. Inspectez visuellement les joints extérieurs pour confirmer la formation correcte du filet.
2. Utilisez un appareil à rayons X pour vérifier les joints de soudure cachés sous le BGA.
3. Assurez-vous que tous les joints sont entièrement formés, sans courts-circuits ni connexions ouvertes.
4. Capturez des images à fort grossissement pour documenter le processus de reprise si nécessaire.

Étape 7: Test

Effectuez des tests fonctionnels sur la carte pour confirmer la réussite de la reprise :

1. Exécutez des tests en circuit si des dispositifs de test sont disponibles.
2. Mettez le système sous tension et vérifiez son fonctionnement dans des conditions de fonctionnement normales.
3. Exécutez des autotests, des diagnostics ou des routines de tests fonctionnels sur la carte.
4. Testez à nouveau et vérifiez tous les paramètres précédemment hors spécifications.
5. Enregistrez tous les résultats des tests électriques pour la documentation.

Erreurs de retouche BGA à éviter absolument

Les erreurs courantes à éviter lors de la retouche du BGA sont :

1. Préparation inadéquate

Que vous réussissiez ou non dépend de votre degré de préparation. 

Avant de toucher le BGA, vous devez effectuer suffisamment de préparations.

Tout d'abord, vérifiez la taille de la bille de soudure. Vérifiez la coplanarité des billes de soudure et de l'appareil. Réfléchissez et choisissez votre type de pâte à souder, votre pochoir et vos alliages. 

2. Mauvais choix d'équipement

Lorsque vous effectuez des retouches sur des BGA, vous devez disposer des bons outils. Vous devez choisir un équipement suffisamment durable pour effectuer des tâches répétitives. L'utilisation d'outils de haute qualité minimisera le risque de retouches. Les raccourcis dans l'équipement peuvent entraîner davantage de problèmes. 

3. Manque de formation des opérateurs

Une formation adéquate est nécessaire pour devenir technicien BGA. Une bonne compréhension de la façon dont les différents matériaux fonctionnent ensemble et de la façon dont les différents outils fonctionnent est très importante. Vous devez également avoir une bonne connaissance du moment où commencer le processus de réparation BGA et des étapes à suivre. 

4. Faible développement du profil de retravail BGA

Un profil thermique précis est recommandé pour les retouches BGA.

Vous aurez besoin de beaucoup moins de temps et d’efforts avec un profil thermique en place. 

Si votre profil thermique est inexact, cela augmentera le risque d'endommager le BGA et Composants PCB. 

Le thermocouple doit être installé sur le PCB pour la création du profil thermique. Enfin, parcourez les données que vous recevez des capteurs. 

5. Dommages collatéraux causés par la chaleur

Des dommages collatéraux surviennent si vous effectuez un profilage thermique incorrect. Les dommages créeront d'autres problèmes par la suite en fonction du niveau d'intensité. 

La chaleur doit être appliquée avec précaution. Assurez-vous qu'elle soit toujours au bon niveau. Une température optimale pour un composant peut endommager un autre composant. C'est pourquoi il est important d'avoir le bon profil thermique pour réduire la migration de chaleur. 

6. Inspection post-mise en place insuffisante

Les composants BGA sont complexes. Vous devez donc les inspecter pour garantir des connexions de soudure sans défaut. Vous pouvez éviter les pannes en effectuant une inspection préalable. 

Cependant, les techniciens s'appuient sur trois principales méthodes d'inspection pour y parvenir :

1. Inspection optique : Vous pouvez utiliser des endoscopes pour voir de minuscules défauts que vous ne pourrez pas voir à l’œil nu. 
2. Test électrique: Il teste la stabilité du BGA avec du courant électrique. 
3. Imagerie aux rayons X : Des outils à rayons X avancés sont utilisés pour obtenir une image complète des modèles de joints de soudure. 

Lors des inspections, l'un des problèmes les plus courants est l'orientation incorrecte du BGA. Le fait de ne pas garantir un positionnement précis peut entraîner des dommages dus à la chaleur. 

7. Mauvaise configuration des stations de retouche BGA

Vous devez disposer d'un équipement adéquat pour réussir la réparation d'un BGA. Une station de réparation bien équipée doit inclure des outils essentiels tels que : 

• Electronique supplémentaire
• Logiciel spécialisé
• Un outil d'aspiration à pression réglable
• Appareils photos
• Un réglable Tableau XY
• Un système d'alignement de prisme à faisceau divisé
• Un système à température contrôlée.

Des PCB de différentes tailles peuvent être manipulés à l'aide de ces outils. Mais il faudra les entretenir correctement pour éviter les pannes.

8. Vidange extrême des joints de soudure

Cela se produit si la pâte à souder appropriée n'est pas sélectionnée. Les attaches s'affaiblissent à cause de ces problèmes et vous serez accablé par de nouvelles retouches.  

Pourquoi la retouche BGA est-elle difficile ?

Bien que les BGA soient dotés d'une densité de circuits élevée, leurs joints de soudure cachés et leur pas fin rendent la retouche des composants défectueux extrêmement difficile. 

Cependant, leurs joints de soudure cachés et leur pas fin rendent la retouche des composants défectueux difficile. La retouche des BGA peut être difficile pour les raisons suivantes :

• Inaccessibilité de la soudure : Les joints de soudure sont situés sous le boîtier. Ils sont donc inaccessibles pour un accès direct.
• Petits coussinets/balles : Un espacement serré entre les tampons réduit la précision de l'application de la chaleur.
• Masse thermique : Les grands BGA absorbent la chaleur, ralentissant ainsi le processus de fusion.
• Effondrement pendant la refusion :  Si la soudure se liquéfie, les composants peuvent se desserrer et s'effondrer
• Contrainte de déformation : Les panneaux peuvent présenter des fissures en raison d'une dilatation thermique inégale.  
• Alignement de précision : Un niveau de précision extrême est requis pour les bons placements lors de l'assemblage.    
• Complexité du processus :    Réglez correctement le chauffage pour obtenir les résultats souhaités.  

Vous pouvez facilement réussir vos retouches BGA. Avec les bons outils et l'expérience.  

Foire aux questions (FAQ)

Quelle est l'utilité d'une station de retouche BGA ?

Une station de retouche BGA remplace, répare ou retire les composants BGA des PCB (cartes de circuits imprimés).

Combien de fois un BGA peut-il être retravaillé ?

En règle générale, un BGA peut être retravaillé une à deux fois. Cependant, à chaque cycle de retravail, la fiabilité des composants BGA diminue.

Quel est l'espacement minimum pour BGA ?

0.4 mm est la ligne d'espacement minimale pour BGA et 0.5 mm est la ligne d'espacement conventionnelle.

Comment puis-je valider une retouche BGA réussie ?

La première chose à faire est d'inspecter les joints vous-même. Vous pouvez également utiliser une radiographie pour l'inspection. Vous devez également vérifier l'alignement des pads. Enfin, exécutez des diagnostics et des tests fonctionnels avant de mettre la carte sous tension. 

Réflexions finales 

Le processus de retouche des BGA n'est pas simple. Mais si vous recevez la formation adéquate, vous pouvez progressivement devenir un technicien de retouche BGA expérimenté. Et avec les bons outils et processus en place, vous pouvez continuer à retoucher parfaitement les BGA.