Ремонт разводки BGA на готовой плате

Рассмотрим ситуацию, с которой легко столкнуться, если до сих пор еще не сталкивались, на примере некой электронной стартап-компании. Их контрактный производитель только что поставил первые 100 печатных плат. Несмотря на тщательную проработку конструкции и изготовление прототипа, обнаружилось, что плата нуждается в доработке зоны разводки BGA.

Очень подробно об особенностях BGA монтажа печатных плат рассказывается в книге Чарльза Пфейла «Разводка BGA».

Переделка предполагала изменение схемы соединений, что требовало не только создания новых дорожек проводников, но и удаления старых соединительных перемычек.

Для решений этой проблемы была предложена специальная процедура, описываемая следующим образом: после демонтажа BGA компонентов и разрыва ненужных соединений c другими элементами платы, полностью удалялись BGA-контактные площадки. Затем на поверхность платы термически устанавливались новые контактные площадки и уже к ним вели новые медные соединения. Трассы выводились к периметру платы. Затем к этим новым дорожкам крепились провода.

Данная процедура оказалась не такой простой, она требовала определенных навыков в трех различных направлениях: во-первых, опыта демонтажа BGA компонентов, во-вторых, умений, связанных с фрезерованием и резкой, и, в-третьих, мастерства в нанесении на плату новых контактных площадок, медных дорожек и соединительных перемычек.

Рассмотрим подробнее схему такой переделки:

  1. Демонтируйте BGA компонент с помощью любого стандартного инструмента, например, термофеном. В зависимости от плотности и конструктивной особенности сборки может понадобиться другой инструмент для предварительного прогрева обратной или боковой стороны платы, что можно сделать любым термовоздушным нагревателем.
  2. «Перережьте» часть проводника («собачья кость» — dog bone), соединяющий контактную площадку BGA с металлизированным отверстием, используя высокоскоростную прецизионную дрель. Для этого подойдет твердосплавная концевая фреза диаметром приблизительно 0.015″. Не вырезайте отверстия большего диаметра, чем это необходимо для разрыва соединения (см. Рис. 1).
  3. BGA монтаж

    Рис. 1. Рассверлите цепь между контактной площадкой и металлизированным отверстием. Демонтируйте площадку. Используя фрезу, прорежьте неглубокий канал от контактной площадки за периметр BGA

  4. Снимите контактную площадку и аккуратно зачистите ножом поверхность под ней. При необходимости прогрейте это место термофеном для лучшей адгезии с поверхностью печатной платы.
  5. Фрезой прорежьте неглубокую канавку на поверхности платы от края контактной площадки за периметр BGA. Плотное расположение элементов может ограничить возможную ширину полосы до 0.002″ и даже меньше. Выбирайте размер реза на 0.002″ шире, чем размер будущего проводника (см. Рис. 2).
  6. Закрепите новую контактную площадку на подготовленном месте. Площадка должна быть развернута «хвостом» в сторону сделанной канавки (см. Рис. 2).
  7. Нанесите припой на то место контактной площадки, откуда начинается соединение с медным проводником и продлите его нанесение по всей длине до выхода за периметр разводки BGA (см. Рис. 2).
  8. BGA монтаж

    Рис. 2. Закрепите новую контактную площадку на подготовленном месте. Припаяйте медную дорожку от основания площадки вдоль фрезерованной канавки за пределы периметра разводки BGA

  9. Припаяйте к дальнему концу нового проводника один конец провода. Противоположный конец провода будет припаян позже. (см. Рис. 3).
  10. Зачистите область вдоль нового проводника, пропаяйте его по всей длине и нанесите сверху тонкий слой высокопрочной, высокотемпературной эпоксидной защиты.
  11. Проверьте надежность соединения проводника с контактной площадкой, установите на приготовленную площадку компонент BGA.
  12. Припаяйте второй конец провода, чтобы закончить новую цепь. Завершите окончательную проверку с помощью специального рентгеновского оборудования.
  13. BGA монтаж

    Рис. 3. Припаяйте провод к концу цепи и нанесите эпоксидное покрытие на область нового соединения

Заключение

Дополнительные задания на внесение конструкторских изменений (ECO — an engineering change orders) в разводку BGA не обязательно обернется кошмаром, хотя это безусловно непростая процедура. Но ее можно сделать качественно, как это было описано выше.

Результатом будет надежное и прочное соединение, на которое можно рассчитывать до тех пор, пока соответствующие изменения дизайна платы не будут реализованы на стадии производства. Выполненное правильно, это промежуточное решение проблемы позволит сэкономить время, деньги и сохранит бессчетное количество качественно смонтированных плат от мусорной корзины.

По материалам http://www.circuitrework.com