Spis treści:
Stacja BGA to urządzenie przeznaczone do montażu i demontażu układów scalonych zamkniętych w obudowach BGA (z ang. Ball Grid Array).
Co to jest BGA?
BGA to typ obudowy układów scalonych, który wyróżnia się tak zwanymi sferycznymi połączeniami. Połączenia znajdują się w siatkach rastrowych zlokalizowanych na spodzie układu scalonego. Gdzie wykorzystuje się obudowy BGA? Przede wszystkim w elektronice, a dokładniej do montażu powierzchniowego SMT (z ang. surface-mount technology). Montaż układów BGA odbywa się poprzez wykorzystywanie kulek, których średnica jest dopasowana do konkretnego układu. Kulki, czyli spoiwo lutownicze to najczęściej stop cyny z dodatkiem ołowiu lub srebra (w różnych proporcjach).
Najważniejsze zalety technologii BGA
Kluczową zaletą układów scalonych BGA jest bardzo duża liczba wyprowadzeń znajdujących się w dolnej części. Spód ma zdecydowanie większą powierzchnię niż łączna powierzchnia wszystkich krawędzi standardowego układu scalonego. Przed rozpoczęciem lutowania spoiwo lutownicze w postaci kulek o odpowiedniej średnicy musi być precyzyjnie ustawione w taki sposób, aby każda kulka dotykała pola lutowniczego. Warto zaznaczyć, że maksymalne dopuszczalne przesunięcia kulek względem pól lutowniczych przeważnie wynoszą mniej niż 0,5 mm. W trakcie lutowania BGA można wykorzystywać systemy optyczne, których głównym zadaniem jest precyzyjne pozycjonowanie układu.
Zastosowanie układów scalonych w obudowach BGA
Układy scalone zamknięte w obudowach BGA są powszechnie wykorzystywane w elektronice użytkowej (zwłaszcza w urządzeniach mobilnych). Montuje się je we smartfonach, tabletach, laptopach i laptopach.
Ponadto znajdują zastosowanie we wszystkich urządzeniach, w których zachodzi konieczność używania bardzo dużej liczby wyprowadzeń, przy jednocześnie ograniczonej przestrzeni montażowej.
W jaki sposób lutuje się układy w obudowach BGA?
Stacje lutownicze przeznaczone do montażu BGA można podzielić na dwie grupy. Pierwsza obejmuje stacje lutownicze na gorące powietrze (hotair). Z kolei druga grupa to lutownice na podczerwień. W warsztatach elektronicznych i w domowych pracowniach elektroników przeważnie wykorzystuje się stacje 3w1, które łączą preheater, lutownicę grotową i lutownicę na gorące powietrze, np. z wentylatorem w kolbie. Stacje lutownicze tego typu są wyposażone m.in. w płynną regulację temperatury i ilości przepływającego powietrza.
Lutowanie BGA w praktyce
Lutowanie układów scalonych zamkniętych w obudowach BGA wymaga wprawy i praktyki. Pierwszym krokiem jest odwilgocenie, odtłuszczenie i oczyszczenie lutowanych elementów. W kolejnej fazie układ scalony jest podgrzewany (np. poprzez wykorzystywanie preheatera). Należy również pamiętać o użyciu spoiwa lutowniczego, czyli kulek o odpowiedniej średnicy oraz topnika z właściwym czasem aktywacji. W trakcie lutowanie BGA jest konieczna ochrona przed wyładowaniami elektrostatycznymi ESD.
Stacja BGA - parametry techniczne
Uniwersalne stacje 3w1 składające się z lutownicy hotair, podgrzewacza i lutownicy grotowej są wyposażone w szereg praktycznych funkcji, takich jak autodiagnoza oraz chłodzenie po zakończeniu pracy. Pozostałe funkcje to programowanie temperatury, czasu pracy urządzenia i mocy nadmuchu.
Każde z trzech urządzeń w stacjach lutowniczych 3w1 może być używane osobno, dlatego producenci wyszczególniają parametry techniczne dla każdego z nich. Wyjątek stanowi moc, która bywa podawana sumarycznie.
Jednym z najważniejszych parametrów technicznych lutownic hotair jest zakres temperatury nadmuchiwanego powietrza. Wybrane stacje BGA umożliwiają regulację temperatury powietrza nadmuchu w zakresie od 100°C do 480°C.
Kolejnym kluczowym parametrem jest ilość przepływającego powietrza w trakcie jednej minuty pracy urządzenia. Niektóre stacje lutownicze BGA zapewniają przepływ powietrza na poziomie 130 litrów na minutę. Źródło nawiewu stanowi wentylator, który jest wbudowany w kolbę lutownicy. Nowoczesne lutownice hotair są wyposażone w silnik bezszczotkowy wyróżniający się długą żywotnością i niezawodnym działaniem.
Pozostałe dane techniczne stacji BGA
Cały proces lutowania układów scalonych zamkniętych w obudowach BGA jest stosunkowo trudny i wymagający, m.in. ze względu na konieczność utrzymywania temperatury na określonym poziomie. Dobrej jakości stacje BGA gwarantują wysoką stabilność temperatury przepływającego powietrza na poziomie +/-1°C. Dodatkowo temperatura zadana jest niemalże identyczna jak temperatura wydmuchiwanego powietrza. Takie połączenie sprawia, że błędy w lutowaniu spowodowane nieprawidłowymi ustawieniami urządzenia praktycznie nie występują.
Wybrane stacje lutownicze 3w1 są wyposażone w czytelny wyświetlacza LCD, przeznaczony do precyzyjnego ustawienia i monitorowania parametrów pracy urządzenia. Nowoczesna stacja BGA jest zarządzana przez sterownik PID. Ponadto wyróżnia się konstrukcją typu ESD-safe, która ogranicza do minimum ryzyko powstawania wyładowań elektrostatycznych, które mogą doprowadzić do uszkodzeń układów.
Zastosowanie stacji BGA
Stacja BGA jest powszechnie wykorzystywana do demontażu i montażu układów scalonych w obudowach BGA. Doskonale nadaje się do naprawy sterowników samochodowych, smartfonów, tabletów, laptopów oraz innej elektroniki użytkowej. Stacja BGA jest używana m.in. do usuwania zimnych lutów, które są częstą przyczyną awarii nowoczesnych urządzeń elektronicznych. Usunięcie zimnych lutów polega na zamontowaniu całego układu i ponownego montażu, np. na płytce drukowanej PCB.
Stacje lutownicze BGA 3w1 to kompletne zestawy, dzięki którym można serwisować zarówno elektronikę konsumencką, jak i profesjonalne układy (np. przemysłowe). Ustawienie temperatury pracy odbywa się osobno dla lutownicy hotair, lutownicy grotowej i podgrzewacza. Takie rozwiązania zapewnia wszechstronne zastosowanie, a co za tym idzie wykorzystanie jednej stacji do różnych technik lutowania.
