Reballing y montaje de componentes BGA
Microcircuitos BGA en este momento representan los componentes electrónicos más complejos y versátiles, que día tras día desplazan de la placa los componentes en las carcasas QFP, TQFP y otras. Todo esto sucede porque a la fecha de hoy la carcasa BGA es la más consumada y gana a otras en varios aspectos:
- densidad de montaje
- conductividad térmica
- resistencia a las interferencias.
No obstante, con todas sus ventajas, los microcircuitos BGA causan el dolor de cabeza de cada día a los técnicos e ingenieros especializados en reparación de equipos electrónicos, por lo que son muy difíciles de reemplazar en el caso de alguna falla. Y resulta, que por varias razones tales fallas son muy frecuentes en los equipos modernos, sobre todo en los teléfonos celulares y ordenadores portátiles.
A causa de daños mecánicos o térmicos (por ejemplo a razón de presión continua en el lugar de ubicación de microchip BGA o su recalentamiento durante el trabajo) puede desaparecer el contacto entre el componente y la placa. Y, lógicamente, para renovar su funcionalidad es necesario restablecer este contacto.
En este momento existen dos modos de recuperación:
- calentamiento
- reballing.
Ningún centro de servicio respetable no le ofrecerá reparar la placa calentándola, porque en primer lugar nadie podrá dar la garantía sobre el trabajo y además, no siempre este tipo de reparación proporciona el resultado positivo.
Por eso, el único modo de reparación de contactos práctico y recomendado es reballing.
La palabra inglesa "reballing" significa la aplicación repetitiva (restauración) de todos los contactos del componente BGA, lo que comprende el desmontaje previo de microchip con ayuda de una estación de soldadura correspondiente. Si el componente no está dañado, es posible seguir utilizándolo. De lo contrario es necesario reemplazarlo y aplicar las bolas de soldadura a los contactos de un microchip nuevo.
Éxito del proceso de reballing depende de dos factores:
- pericia del técnico
- equipos y materiales consumibles utilizados.
Lamentablemente en este artículo no podemos recomendarles un técnico de confianza, pero por lo menos trataremos de presentarles algunos equipos e insumos, que pueden garantizar la calidad de resultados.
Y bien, para realizar el proceso de reballing necesitaremos:
- Estación de soldadura correspondiente.
- Juego de plantillas y una mesa para reballing.
- Bolas o pasta BGA.
- Fundente (flux) para reballing.
- Cinta termorresistente.
Estación de soldadura
Sobre elección de un modelo determinado hablaremos en otras nuestras publicaciones, mientras que ahora solamente queremos determinar el tipo de estación requerida en cada caso.
Para montar/desmontar los componentes BGA pequeños (por ejemplo de teléfonos celulares) puede servir una económica estación de soldadura de aire caliente tipo Lukey 852D+. Más versátil, aunque también más costosa, sería la estación de soldadura infrarroja portátil tipo Tornado Infra Pro.
 Lukey 852D+ |
 Tornado Infra Pro |
Pero si usted necesita reparar una placa madre de un ordenador portátil, que es mucho más amplia y trae los microcircuitos más grandes, tendrá que utilizar una estación de soldadura con pre-calentador inferior grande, tipo Jovy Systems RE-8500. Para obtener más información sobre tipos y modelos de estaciones de soldadura le recomendamos leer este artículo.
 Jovy Systems RE-8500 |
Juego de plantillas y mesa para reballing
 Jovy Systems JV-RMS |
 Jovy Systems JV-RMP |
Aplicación de bolas BGA sobre los contactos de un componente sin una plantilla ("stencil" en inglés) correspondiente es una tarea ardua, que puede tomar varias horas. Para facilitar y acelerar este proceso fueron diseñadas unas plantillas especiales. Una plantilla representa una lámina de acero con orificios abiertos en lugares correspondientes a los contactos de un microchip, cuyo diámetro coresponde al diámetro de las bolas aplicadas. Distancia entre los orificios corresponde a la distancia entre los contactos del componente y se llama "paso".
Existen plantillas universales y especializadas.
Una plantilla universal es una lámina cuadrada con orificios de un sólo diámetro y paso igual. Sirve para realizar reballing de cualquier microchip con contactos de este diámetro y paso correspondiente. Con eso es necesario tapar los orificios no utilizados (que no corresponden a los contactos del componente).
Una plantilla especializada, además de tener el mismo paso y diámetro que los contactos del microchip, repite exactamente su forma y no tiene orificios sobrantes. Por eso las plantillas especializadas son mucho más fáciles de usar, pero, lamentablemente, sirven únicamente para un microchip determinado. Por este motivo las plantillas universales son más versátiles y frecuentes, y forman parte de prácticamente cualquier juego para reballing.
Por el modo de fabricación podemos dividir las plantillas en cortadas con láser y grabadas químicamente. Orificios en las plantillas recortadas con láser son más exactos, pero su precio también es un poquito más alto.
Parámetro principal que debe evaluarse al seleccionar una plantilla es su resistencia a deformación durante el proceso de calentamiento. Existen dos tipos de plantillas: termorresistentes y no termorresistentes. Plantillas de primer tipo durante el proceso de reballing, además de bolas, permite utilizar la pasta BGA. A cambio, las de segundo tipo sirven únicamente para aplicar las bolas y deben ser retiradas durante calentamiento.
Un buen ejemplo de plantillas no termorresistentes es el juego ACHI LP-37.
A cambio este juego de plantillas pertenece a la categoría de termorresistentes.
 ACHI LP-37 |
 Juego de plantillas ACHI (150 uds.) |
Bolas y pasta BGA
 Jovy Systems JV-PB60 |
Jovy Systems JV-LFSB050 |
 Jovy Systems JV-PB40 |
 Bolas BGA 0,6 mm |
Como ya habíamos dicho antes, en calidad de soldadura se puede utilizar las bolas y pasta BGA. Con eso el proceso de restauración de contactos es muy distinto.
Tecnológicamente el uso de pasta BGA simplifica significativamente el proceso, pero la calidad de reballing también disminuye - las superficies de contacto resultan bastante irregulares y su tamaño puede diferir. Por esta razón este método es más que todo aplicable para los componentes pequeños, por ejemplo, en teléfonos celulares.
A cambio en las placas grandes, cómo lo son las placas madres, por lo general se utilizan las bolas BGA .
Bolas y pastas BGA pueden ser con y sin plomo. Todos los materiales consumibles sin plomo son más ecológicos, pero su uso es económicamente rentable únicamente en los centros de servicio grandes.
Fundente (flux) para BGA
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Uno de los ingredientes claves para alcanzar el éxito en el proceso de reballing es el fundente. Precisamente este componente es responsable de pegar las bolas a los contactos. De la calidad del fundente depende calidad de adhesión y aparición de espuma, que es un factor negativo, al igual que necesidad de lavarlo después de montar el microchip sobre la placa.
Aunque el fundente de buena calidad es un insumo bastante costoso, en este caso no se recomienda ahorrar, sino utilizar únicamente los productos originales. Uso de fundentes de mala calidad puede estropear los resultados de trabajo.
Lámina reflectiva pegante y cintas termorresistentes
Lámina (hoja) reflectiva pegante es un excelente aislante de calor excesivo. Con su ayuda usted puede prevenir recalentamiento y desoldado de componentes adyacentes.
Cinta termorresistente (también conocida como cinta Kapton) tiene otros propósitos: se utiliza para fijar la termocupla en el área de soldadura, se aplica sobre la superficie de microchip para mejor transmisión de calor durante trabajo con una estación de soldadura infrarroja. Además, con frecuencia con ayuda de esta cinta pegan las plantillas BGA al microchip para realizar reballing en ausencia de una mesa especial.
Así se ve el juego básico de herramientas y materiales consumibles para reballing. Obviamente, dependiendo de las preferencias personales del técnico esta lista puede modificarse, pero para un novato nuestros consejos pueden ser muy útiles.
Yuri Stakhniak,
Especialista técnico de tienda virtual Toolboom
