bga full seminario sase2012 fiuba
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8/12/2019 Bga Full Seminario Sase2012 Fiuba
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
BGA BALL GRID ARRAY
SASE 2012 FIUBA Bs.As.
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
Desarrollo*Tipos, consideraciones y clasificacin* CSP y Flip Chip* Mtodos de remocin de BGAs* Mtodos de alineacin de BGAs* Fijacin de perfiles trmicos
* Boquillas, formatos y clasificacin* Equipo de remocin std.-TF-700 o sim.-* Equipo de rem. e Inst. Prof. -TF-2000 o sim-* Ejemplos de Radiografias y fotografias
*Infra-Rojo e Inspeccion por fibra optica*Video de Soldadura y Desoldadura.*Video de Inspeccin* Conclusiones Finales
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BGA
-Bolitas o Columnas de Estao Eutctico-
-de 16 a 2400contactos-
BALL GRID ARRAY
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Variantes de BGAPlastic BGA -388- Super BGA -596- Tab BGA -736-
BGA Cermico- BGA Cermico- BGA -Metlico-
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6/55Sergio Guberman, 2000 / 2012
Tipos de Array
Ball Grid Array (BGA) Cpsula Plstica (PBGA)
Cpsula Cermica (CBGA)
Cpsula Cermica con Columnas (CCGA)
Cpsula Metlica (MBGA/SBGA)
Chip Scale Package o Micro BGA (CSP)
Micro Lead Frame (MLF)
Flip Chip (FP)
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BGA Tpico
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Caractersticas de un BGA
Plastic Over-MoldedEpoxy Under-filled
(Glob Top)
*Paso entre bolitas (Pitch ): 0.3mm1.5mm
*Dimetro de la bolita: 0.25mm1.05mm
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CSP (Chip Scale Package)
Tamao Global: ninguno mas largo que 1.2 X el tamao del die
dentro del componente // Variante deluBGA
Caractersticas de un CSP
Un nuevo desafo al momento de remover o instalar un componente
HTML
http://hojas%20de%20datos/Chip%20Scale%20Package.pdf -
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Micro conductor, es una familia de circuitos
integrados QFN.
Est disponible en 3 versiones que son MLPQ,
MLPM y MLPD
Tambien considerados en algunos casos como
familia de los CSP.
Caractersticas de un MLF
MLF (Micro Lead Frame) o MLP o QFN
Un nuevo desafo al momento de remover o instalar un componente
http://hojas%20de%20datos/MLF.pdfhttp://hojas%20de%20datos/MLF.pdf -
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-Die, Cristal de silicio desnudo con hilos de soldadura a sus costados.-
-Conexin directa al sustrato
Caractersticas de un FLIPCHIP
Se pueden lograr chips tan pequeos que su reparacin en algunos casos puede
resultar imposible
Varan su tamao desde
0.8 a 20 mm cuadrados
El dimetro de las bolitasvaranentre.1 y .4 mm
El pitch entre bolitas varan
entre .25 y .8 mm
http://hojas%20de%20datos/Flip%20chip.pdf -
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Comparacin Rpida
BGA CSP-FC
Tamao del chip: superior a 4cm2 entre 0,8 y 4cm2
Paso entre bolitas: 0.3mm a 1,5mmentre 0,25 y
0,8mm
Dimetro de las bolitas: 0,5mm a 1,05mmentre 0,1 y
0,4mm
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Indice del proceso para remover o instalar un
BGA
Remover el
componenteLimpiar el
lugar
Colocar el
componente
Reflow/Aplic.
de calorInspeccin
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Remover un BGA mediante mtodo
Conductivoej: equipo PACE-MBT 250-
Virtualmente todos los BGA/CSP pueden ser
retrabajados usando sistemas de mtodos
conductivos para transferir la temperatura.-
Algunos dispositivos para este tipo de remocin
estan disponibles ayudado por una bomba de
Vaco que a travs de una goma (sopapa) una vez
alcanzada la temperatura necesaria, hara de -
vacuum pick-up- y levantar el componente.-
Este mtodo de ninguna manera es apto para
instalar un BGA.
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Remover un BGA mediante mtodos
Convectivo y Radiacin
----Equipos Profesionales----
IR3000Infra Rojo
*******************TF-1700/2700 -Aire Caliente-
================
-Equipo de bajo costo pero alta prestacion-
JOVY RE-7500-Infra Rojo-
http://hojas%20de%20datos/RE-7500-Manual_rev_r_-Spanish.pdfhttp://hojas%20de%20datos/IR3000.pdfhttp://hojas%20de%20datos/TF%201700-TF%202700%20Manual_SP.pdf -
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Pasos Bsicos paraRemoverun BGA
mtodo convectivo, aire caliente
1
Area de Preparacin y limpieza
Precalentamiento superior
Posicionamiento
2
Alineacin de la boquilla
por encima del
componente
3
Reflujo con proceso de Salida
Administre calor hasta que toda la
soldadura se haya fundido
4
Levante el componente
Permita su enfriamiento
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No Hay reflujode soldadura
encomponentes
adyacentes
Aire
Caliente
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Remocin BGA-Equipos PACE ST 325 y ST 350
Equipos convectivos de bajo costo
http://hojas%20de%20datos/ST%20325%20Manual_SP.pdfhttp://hojas%20de%20datos/ST%20350%20Manual_SP.pdf -
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Remocin BGA-Equipo PACE IR3000 Infra Rojo Alta Gama
http://hojas%20de%20datos/IR3000.pdf -
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Remocin BGA-Equipos PACE TF1700/2700 Aire Caliente-Alta Gama
PACE TF 1700
PACE TF 2700
http://hojas%20de%20datos/TF%201700-TF%202700%20Manual_SP.pdfhttp://hojas%20de%20datos/TF%201700-TF%202700%20Manual_SP.pdf -
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Remocin BGA-Equipo JOVY RE-7500Infra Rojo, simple y econmico !!!
http://hojas%20de%20datos/RE-7500-Manual_rev_r_-Spanish.pdf -
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Mtodos paraAlinear
componentes
BGAs
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Mtodos de Alineacin 1Alineacin con Plantilla(para equipos Termo Flow)
Factor de xito nro. 1: Habilidad del Operador.-
Para trabajos con pasos superiores a .8 mm .-
Bolillas con dimetros inferiores a .8 baja posibilidad de xito.-
Bolillas con dimetros inferiores a .6 , casi imposible.-
http://videos%20de%20bga/Ibga50a.avi -
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Mtodos de Alineacin 2usado con equipo prof.TF1700 o 2700
Alineacin a travs del
muestreo realizado por
potente cmara (aprox. 72x)
mas prisma, traducidos en la
pantalla de una PC o un Monitor
de Video acompaados de un
importante paquete de
Software.-CSP MisalignedCSP Aligned
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Consideraciones para la Alineacin
Que nivel de precisin se requiere ?
Superior al 50 % del dimetro
de la bol il la.-
Para tener una precisin casi exacta
sobre la colocacin y por ende
considerarla exitosa, la precisin
debera ser de .025mm (.001 )
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Consideraciones para la Alineacin
> a un paso de .8 mm, Zoom no inferior a 35x
< a un paso de .8 mm, Zoom 80x mnimo (CSP)
La computadora basada en sistemas pticos es el
mtodo ms fiable y mas econmico que el mtodo
de utilizacin de equipos de RX.-
El software reduce costos, tiempos, mejora
perfomance, permite el guardado de perfiles
predeterminados, etc..-
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Camara
Prisma
PCB
BGA
Monitor
Rojo= BGA
Azul= PCB
Dispositivo de Alineacin por Camara, profesional
mas prisma, superposicin de imagenes BGA/PCB
Visual Overlay System (VOS)
sistema visual de superposicion
Ver Video
Vid
http://videos%20de%20bga/Alinea.mpg.mpghttp://videos%20de%20bga/Alinea.mpg.mpghttp://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPGhttp://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPG -
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Video -- Alineacin con nuestras manos
http://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPGhttp://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPG -
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Reflow deBGA 313
http://videos%20de%20bga/313reflow.mpg -
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Perfiles Trmicos
Establecimiento de un perfil
Zonas
Pautas
Precalentadores, mtodos y sistemas
Boquillas para Aire Caliente
Establecimiento de un
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Establecimiento de un
Perfl Trmico
Se realizan tres agujeros en la placa a instalar el componentes y secolocan tres terminales de termocuplas -observar fotografa-
Peroooo
es aun muyutilizado para
realizar las
calibraciones
pre instalacion
y controlar las
temperaturas
en cada sector
Establecimiento de un
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Establecimiento de un
Perfl Trmico
P fil d Z T i
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Perfiles de Zonas Trmicas
Estableceremos 4 zonas crticas y en virtud del solftware y las
termocuplas instaladas veremos en pantalla las curvas pertinentes
durante un proceso completo.-
1. Preheat
2. Soak
3. Reflow
4. Cool-Down
P t d l fil T i
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Pautas de los perfiles Trmicos
Preheat: Rampa de temperatura en la tarjeta, el BGA & sus
junturas ( 2-3C/sec) hasta alcanzar los 100C
Soak:Precalentamiento durante 1-2 minutos, hasta que la rampa
alcance los 120 - 135 C
Reflow:Chorro de aire a travs de la boquilla sobre los cuatro
lados hasta alcanzar los 200- 210 C, sin excederse de la
temperartura maxima prevista para el componente que se
esta trabajando (usualmente 235-240C)
Cool-Down:Aire fro proporcionado por el Ventilador a la boquilla
y fin del proceso.-
Zonas Trmicas
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Zonas Trmicas
Mtodo de Precalentamiento: Conductivo
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-Bandeja o plato caliente
-Ineficaz y dif icultoso de controlar
-Buenos trabajos con pequeas tarjetas
-Confiable en proximidad y ms efectivo en tarjetas hbridas
Hybrid Conductive & Convective Preheating System
Mtodo de Precalentamiento:Conductivo
Mtodo de Precalentamiento: Radiacin
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Mtodo de Precalentamiento:Radiacinusando en sistemas profesionales con equipo tipoTF-1700 a
travs de I.R. (400 w)
-las potencias dependen del modelo de equipo-
Mtodo de Precalentamiento: Conveccin
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Mtodo de Precalentamiento:Conveccin
Solamente precalentador de bajo costo
PACE ST 450
Mtodo de Precalentamiento: Radiacin
http://hojas%20de%20datos/ST%20450%20Manual_SP.pdf -
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Mtodo de Precalentamiento:Radiacin
Solamente precalentador de bajo costo
PACE ST 400
C l i d l P l t i t
http://hojas%20de%20datos/ST%20400%20Manual.pdf -
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Conclusiones del Precalentamiento
Evitar aplicar calor de un solo lado.
Evita daos en los pads.
Evita la delamicacin del PCB.
Sistema Profesional de alta gama para Remocin
I t l i AIRE CALIENTE PACE
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e Instalacin porAIRE CALIENTEPACE
Motorized Heater
Head w/ Heat
Focusing Nozzles
Retractable Hi-Res
Vision OverlaySystem w/Dichroic
Prism
Medium Wave IR
Bottom Side
Pre-Heater
Thermocouple inputs
for accurate profile
development
Single Axis
Operation
Adjustable Nest
for Component
Pick Up
24 X 24 PCB
Holder w/Micrometer
Adjustments
Intuit ive PC-Based
Profile Development
Software
JOVY = Infra Rojo
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JOVY Infra RojoSoldadura y Desoldadura de PTH, SMT y
BGA a bajo costo y alta prestacin
Retrabajando BGA
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et abaja do G
conequipo JOVY
Suelda un BGA
Instala un procesador de Wii
BGA Reballing(rearmador de bolitas)
http://videos%20de%20bga/GPU_XboxLive%20=%20Instalacion%20de%20un%20BGA%20tradicional.mpeghttp://videos%20de%20bga/GPU_XboxLive%20=%20Instalacion%20de%20un%20BGA%20tradicional.mpeg -
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g ( )
con JOVY
Metodo 1: Con bolitas simples Reballer
Metodo 2:Con pasta de estao STENCIL
Estado de los pad despues de la
http://../JOVY/videos%20jovy%202009/Reballing_GPU%20=%20Reballing%20usando%20una%20preforma%20individual.mpeghttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/Reballing_GPU%20=%20Reballing%20usando%20una%20preforma%20individual.mpeghttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../videos%20de%20BGA/Reballer.mpg -
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p p
limpieza
Plano
Concavo
Convexo
Desigual
Aceptable
Deseado
No deseado
Inaceptable
Estado de las bolitas posterior al
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Estado de las bolitas posterior al
Reflow
Un-reflowed Partial Complete
Equipo de Inspeccin por
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q p p pRayos XPACE XR 3000
El Sistema de Inspeccinen Tiempo Real XR 3000es una potente herramientapara control de calidad yverificacin durante elproceso de todos losaspectos de la fabricacinmicroelectrnica. El XR3000 facilita una rpidainspeccin por rayos X en
tiempo real en entornos deproduccin y retrabajo
Equipo de Inspeccin porRayos X
http://hojas%20de%20datos/XR3000_Sp.pdf -
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PACE XR 3000
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Insufficient Reflow -Soldadura Fria-
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
Bolita perdida
Error de Alineacin
Mirando bajo microscopio
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Pad levantado
Mirando bajo microscopio
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
Cracked Solder Joint
Estamos Terminando !!!
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
05/05/10
Estamos Terminando !!!
Preguntas ???
Sencillamente
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Sergio Guberman, 2000 / 2012
Sencillamente
Muchas Gracias !!!
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