Avanços em Tecnologia Ball Grid Array aprimoraram o encapsulamento de componentes eletrônicos, proporcionando melhor desempenho e maior confiabilidade para os eletrônicos atuais. No entanto, essas vantagens trazem consigo um desafio único: o retrabalho de BGA. A remoção e inserção de componentes BGA em PCBs requer certos dispositivos e conhecimento. Neste artigo, você encontrará os fundamentos dos processos de retrabalho de BGA, bem como as 6 armadilhas a serem evitadas e as principais dificuldades que você pode encontrar durante essa etapa.
O que é o processo de retrabalho do BGA? Explicação passo a passo
As etapas envolvidas no retrabalho da matriz de grade de esferas são:
- Remoção de componentes
O retrabalho do BGA requer pré-aquecimento antes da remoção de qualquer componente. Aplicamos calor localizado na parte superior do componente e a solda derrete. Em seguida, removemos o componente do BGA por meio de vácuo.
- Preparação do local e remoção de solda
Esta etapa requer dispositivos de fixação para segurar o componente enquanto a solda exposta fica voltada para cima. Em seguida, o componente é mantido plano pelo vácuo aplicado por baixo, e o vácuo aplicado por cima permite a remoção da solda residual.
- Fixação e re-soldagem de componentes
Após a remoção dos componentes e a limpeza dos locais, a próxima e última etapa é a re-soldagem. Nesta etapa, reconectamos os componentes reparados ou substituídos ao BGA por meio de solda. Uma técnica complementar é a imersão em solda, na qual mergulhamos o BGA em um dispositivo de solda pré-determinado.
6 erros comuns de retrabalho de BGA
O operador deve ter profundo conhecimento do retrabalho da matriz de esferas e mãos habilidosas para manusear componentes delicados. Aqui estão seis erros comuns de retrabalho de BGA que você deve evitar:
- Treinamento inadequado do operador
Não podemos enfatizar isso o suficiente. Técnicos de retrabalho BGA devem ter ampla experiência, treinamento adequado e habilidades desenvolvidas. Um técnico de retrabalho BGA deve compreender as ferramentas, o material utilizado, as etapas do processo e os parâmetros envolvidos. O técnico deve ser capaz de avaliar o progresso de um retrabalho BGA e dimensioná-lo adequadamente. Ele deve ser capaz de reconhecer os indícios de que o processo está fora do caminho certo.
- Seleção inadequada de equipamentos
Você deve usar as ferramentas certas para realizar um trabalho perfeito, e o mesmo vale para o retrabalho do BGA. O equipamento deve ter a flexibilidade e a sofisticação desejadas. Ele deve permitir a sustentação de um processo previsível, repetível e controlado. Isso inclui a robustez para fornecer calor conforme necessário para o processo, controle e detecção térmica em circuito fechado e capacidade de manuseio para substituição e remoção. Portanto, você deve usar o melhor equipamento disponível, pois isso está diretamente relacionado à qualidade do retrabalho do conjunto de esferas.
- Desenvolvimento de perfil deficiente
Um pouco desenvolvido perfil térmico pode danificar tanto o conjunto BGA quanto os componentes. Isso pode exigir retrabalhos adicionais, que são dispendiosos. Para obter os melhores resultados, o operador deve projetar perfis excelentes, com atenção ao posicionamento correto do termopar e à revisão cuidadosa dos dados fornecidos.
- Preparação inadequada
Vários fatores devem ser considerados antes de iniciar o primeiro ciclo de aquecimento na instalação de retrabalho. Antes de optar pela pasta de solda e pelos estênceis adequados, devemos eliminar a umidade e proteger os componentes sensíveis. Determinar o tamanho da esfera de solda e verificar a planura da almofada é vital antes do retrabalho, assim como reparar a máscara de solda.
- Danos colaterais causados pelo calor
O refluxo de conexões de solda de componentes adjacentes pode resultar em desumidificação, danos aos terminais e pads, oxidação, juntas com deficiência de solda, absorção de calor, danos aos componentes e outros problemas. Isso pode levar a inúmeros problemas de retrabalho. O operador de retrabalho BGA deve estar sempre atento ao efeito do calor no dispositivo BGA e nos componentes adjacentes. O objetivo aqui é minimizar a migração de calor para além do componente BGA sob retrabalho.
- Inspeção pós-colocação insuficiente
É difícil observar o que está por baixo de um componente BGA a olho nu. Mas hoje em dia, existem máquinas de raio-X sofisticadas que nos permitem ver abaixo do componente BGA. Isso ajuda a evitar problemas como posicionamento incorreto, excesso de vácuo e alinhamento incorreto. Um operador de sistema de raio-X precisa de treinamento adequado para a correta compreensão e interpretação da imagem gerada.
Estação de retrabalho BGA: estações de ar quente vs. estações infravermelhas (IR)
Existem dois tipos principais de estações de retrabalho BGA:
- Estações de ar quente
- Estações infravermelhas (IR)
A principal diferença entre eles é a maneira como aquecem um BGA.
Estações de retrabalho de ar quente utilizam ar quente para aquecer os BGAs. Bicos de diâmetros variados direcionam o ar quente para a área da placa de circuito que precisa de reparo. Já as estações de retrabalho de infravermelho (IR) utilizam feixes de precisão infravermelhos ou luzes de calor para aquecer os BGAs. Aquecedores cerâmicos são utilizados pelas estações de retrabalho de infravermelho de nível baixo a médio, e utilizam venezianas para isolar as áreas de foco em um BGA. As estações de retrabalho de infravermelho de nível superior utilizam feixes de foco, que proporcionam melhor isolamento ao BGA sem causar danos térmicos às regiões adjacentes. Podemos focar o feixe com intensidade e alcance variados em várias áreas do BGA.
Como escolher a estação de retrabalho BGA certa?
Para decidir entre ar quente ou infravermelho para sua empresa, você deve considerar as características de ambos e considerar o desempenho em seu ambiente de trabalho. Ao escolher suas estações de retrabalho BGA, considere os seguintes parâmetros:
- Controle de Temperatura
As estações de retrabalho de ar quente geralmente concentram o ar aquecido na parte superior e usam um aquecedor de placa sem foco na parte inferior. O fluxo de ar aquecerá sobre e abaixo do BGA.
As estações de retrabalho de infravermelho não incluem um foco inferior para ar aquecido. Normalmente, elas usam uma luz de aquecimento equipada com um difusor preto que facilita o aquecimento uniforme do BGA.
- Avançada
As estações de retrabalho de ar quente possuem bicos que permitem concentrar o fluxo de ar em diferentes áreas da BGA. Isso permite que os operadores concluam a tarefa rapidamente, pois as estações de trabalho de ar quente facilitam o isolamento de detalhes delicados e difíceis de aquecer.
As estações de trabalho de infravermelho não precisam de bicos, pois cada feixe pode ser refocalizado conforme o comando do operador. No entanto, pode levar mais tempo para que detalhes mais delicados atinjam a temperatura necessária. Como as estações de trabalho de infravermelho são muito sofisticadas, os funcionários precisarão de mais tempo para desenvolver as habilidades necessárias.
- Especificações do PCB
Escolha uma estação com base no tamanho e na sensibilidade dos BGAs. Certifique-se de que a área do aquecedor possa acomodar BGAs com dimensões de até 36 polegadas e possa atingir 150 graus para evitar deformações. Também devemos levar em consideração a idade do BGA. Atualmente, a maioria dos BGAs não contém chumbo, o que exige temperaturas mais altas para retrabalho do que as soluções anteriores de solda estanho-chumbo.
Leitura adicional: Solda com chumbo vs. solda sem chumbo: qual escolher?
Principais desafios de retrabalho do BGA e como superá-los
- Alinhamento adequado do componente BGA
Um grande desafio que podemos encontrar durante o retrabalho da matriz de esferas é o alinhamento adequado do componente BGA, já que as pequenas esferas de solda estão localizadas na parte inferior. A adoção de novas soluções de posicionamento equipadas com funções de medição óptica pode resolver esse problema de forma mais eficaz.
- Obtendo aquecimento uniforme durante o processo de refluxo
O fornecimento térmico irregular pode resultar em pontos de solda defeituosos ou danificar dispositivos eletrônicos. Utilizar excelentes estações de retrabalho BGA equipadas com bicos personalizados para garantir uma distribuição uniforme do calor pode superar esse problema.
- Evitando danos aos componentes circundantes
Para o retrabalho de BGA, devemos considerar o aumento de calor, que pode colocar em risco as peças adjacentes. Para minimizar os riscos aos componentes adjacentes, devemos utilizar estratégias eficazes de aquecimento de PCB e soluções de ar quente direcionadas.
- Inspeção de juntas de solda ocultas após retrabalho
Identificar juntas de solda apresenta uma dificuldade, pois as conexões BGA ficam ocultas. A qualidade das juntas de solda depende da realização de inspeção por raio-X durante o retrabalho do BGA. Isso é crucial.
Conclusão
O retrabalho eficaz de BGAs exige uma configuração de ponta, um ambiente de trabalho sofisticado e uma equipe operacional bem treinada. Muitas empresas de manufatura não têm capital ou recursos para providenciar isso e acabam produzindo BGAs de baixa qualidade. A maneira inteligente de resolver isso é entrar em contato com uma empresa como a MOKO Technology, que não apenas fabrica PCBs e PCBAs, mas também é especializada em montagem e retrabalho de BGAs. Sinta-se à vontade para entre em contato conosco se você tiver alguma dúvida ou quiser solicitar um possível orçamento.
