Reballing BGA – naprawa laptopa za pomocą reballingu krok po kroku.

Dziś nasz serwis laptopów zaprezentuje sposób w jaki przebiega procedura reballingu układów w technologii BGA. Pokażemy proces reballingu krok po kroku i każdy z etapów postaramy się szczegółowo opisać. Reballing BGA jest zabiegiem, który jest wykonywany w przypadku wystąpienia zimnych lutów (przerwania lutowanego połączenia między płytą laptopa a układem BGA) pod układem BGA, które powodują nieprawidłowe działanie laptopa lub jego całkowite unieruchomienie.

Objawiać się one mogą na wiele sposobów. Najbardziej znanymi są tzw. „artefakty” występujące na ekranie laptopa – jest to objaw zimnych lutów pod układem GPU. Innymi objawami jest niestabilna praca portów USB, odłączanie się urządzeń takich jak napęd optyczny czy też na przykład niedziałająca kamerka internetowa. Jeśli nasz laptop reaguje na wyginanie i dociskanie, możemy być niemal pewni, że mamy zimne luty.

Najskuteczniejszą metodą naprawy tego typu usterek jest reballing BGA, czyli naniesienie nowego spoiwa i ponowne przylutowanie układu do płyty.Operację reballingu można podzielić na 3 etapy: Demontaż układu BGA > Reballing układu BGA (naniesienie nowego spoiwa) > Wlutowanie układ BGA z nowym spoiwem. Poniżej nasz serwis laptopów przedstawia szczegóły procedury reballingu BGA.

Reballing BGA – na początek teoria.

Pierwszym krokiem który należy wykonać przy reballingu BGA, jest przestrzeganie ściśle określonych zasad, które warunkują powodzenie całej operacji i minimalizują ryzyko uszkodzenia sprzętu. Powinno się to odbywać w ściśle kontrolowanych warunkach oraz przy zastosowaniu odpowiednich materiałów, czyli:

1. Użycie specjalistycznej stacji do lutowania BGA.
2. Kontrolowany przyrost temperatury w czasie (tzw. profil lutowania).
3. Zastosowanie technik prewencyjnych (odwilgocenie sprzętu, bezpieczeństwo ESD, odpowiednia izolacja elementów, które powinny być chronione przed temperaturą).

AD 1. Użycie specjalistycznej stacji do lutowania BGA.

Aby poprawnie przeprowadzić reballing BGA, każdy serwis laptopów powinien dysponować stacją do lutowania układów BGA. Jest to urządzenie z podgrzewaczem dolnym oraz grzałką górną, które komputerowo kontroluje przyrost temperatury w czasie, czyli tzw. profil BGA.

AD 2. Kontrolowany przyrost temperatury w czasie (tzw. profil lutowania).

Profilem lutowania nazywamy określoną temperaturę w określonym czasie. Profile lutowania BGA powstały po to, aby układy BGA nie były nagrzewane zbyt szybko, co mogło by powodować ich rozwarstwienie, ani zbyt wolno, co mogło by powodować zbyt długie ich przebywanie w wysokiej temperaturze – co też prowadzić może do ich uszkodzenia. Profil lutowania BGA jest optymalnym przyrostem temperatury w czasie dla układów BGA.

Generalnie przyjmuje się, że przyrost temperatury nie powinien być większy niż 3*C/S a szczytowa temperatura nie powinna przekraczać 230*C (temperatura rozpływu dla spoiwa stosowanego w każdej współczesnej elektronice). Przykładowy wykres dla profilu BGA wygląda tak:

AD 3. Zastosowanie technik prewencyjnych.

• Odwilgocenie sprzętu – Chodzi tutaj o pozbycie się wilgoci, którą mogą chłonąć poszczególne elementy elektroniczne takie jak organiczne obudowy układów BGA, laminat płyty głównej czy nawet spoiwo, czyli cyna. Odwilgocenie odbywa się poprzez 24-godzinne wygrzewanie podzespołów w specjalnej komorze w temperaturze od 65 do 100 stopni C. Rozlutowywanie zawilgoconych podzespołów może powodować nagłą ewaporacje zgromadzonej wilgoci a co za tym idzie, spuchnięcie i rozwarstwienie się niektórych elementów.
• Bezpieczeństwo ESD – Jest to zapobieganie gromadzeniu ładunków elektrostatycznych na stanowisku pracy serwisanta, oraz na nim samym (skórze, włosach, ubraniach). Stosuje się do tego celu specjalne maty i opaski odprowadzające ładunki elektrostatyczne oraz specjalistyczny sprzęt i narzędzia dostosowane do spełniania norm ESD.
• Odpowiednia izolacja elementów, które powinny być chronione przed temperaturą – każdy element wrażliwy na temperaturę (np. kondensatory elektrolityczne, plastikowe gniazda itp.), który znajduje się w bezpośrednim otoczeniu elementów grzewczych stacji do lutowania BGA, należy chronić przed pochłanianiem temperatury izolując go za pomocą na przykład taśmy aluminiowej, aby zapobiec jego przegrzaniu i uszkodzeniu.

Reballing BGA  krok 1 – demontaż układu.

Załóżmy, że nasz sprzęt jest już odwilgocony i dopilnowaliśmy wszystkich warunków bezpieczeństwa ESD oraz zaizolowaliśmy wrażliwe elementy, teraz nasz serwis laptopów zaprezentuje procedurę demontażu.

Pierwszym krokiem jest odpowiednie zabezpiecz ułożenie układu na maszynie do lutowania BGA. Płytę należy umieścić tak, aby dolny podgrzewacz równomiernie nagrzewał od spodu całą powierchnię płyty, oraz aby leżała ona idealnie płasko i każdy jej róg znajdował się na te samej wysokości. Zapobiegnie to naprężeniom, które w trakcie grzanie mogą zmienić się w pęknięcia.

Następnie należy uruchomić specjalny profil, który bezpiecznie doprowadzi temperaturę spoiwa do rozpływu, co umożliwi nam bezpieczne zdemontowanie układu BGA. Tak wygląda demontaż układu BGA „na żywo”, układ został podniesiony za pomocą tzw „chwytaka podciśnieniowego”:

Zdemontowany układ możemy teraz podać operacji właściwej o której mówi ten artykuł, czyli reballingowi BGA. Nasz serwis laptopów zaprezentuje teraz nakładanie nowego spoiwa.

Reballing BGA krok 2 – nowe spoiwo.

Po zdemontowaniu układu BGA z płyty głównej laptopa, należy nałożyć na niego nowe spoiwo, mówiąc potoczniej – nowe kulki BGA. Lecz na sam początek tego etapu, należy usunąć stare spoiwo, które po zdjęciu układu z płyty wygląda tak:

Usuwamy stare spoiwo z układu BGA za pomocą lutownicy ze specjalnym grotem, oraz taśmy miedzianej-ssącej zwanej potocznie plecionką. Potrzebna będzie nam też odrobina topnika. Na sam początek powierzchownie ściągamy stare spoiwo samym grotem:

Następnie taki układ BGA czyścimy izopropanolem z resztek przepalonego topnika, oraz nanosimy nową jego warstwę w celu całkowitego oczyszczenia układu BGA z cyny za pomocą taśmy miedzianej – plecionki:

Po kompletnym oczyszczeniu resztek spoiwa i topnika, czysty układ BGA wygląda tak, a  obok widać sito, czyli szablon za pomocą którego będziemy nanosić nowe spoiwo:

Układ pokrywamy warstwą topnika, następnie nakładamy na niego sito, oraz sypiemy na to kulki, które powpadają do odpowiednich otworów. Nadmiar kulek zgarniamy a w efekcie powinniśmy otrzymać coś takiego:

Co prawda, kulki mogą się wydawać naniesione krzywo, lecz sito i tak należy zdjąć. Po jego zdjęciu mamy układ z kulkami ułożonymi na swoich miejscach.

Nie należy się przejmować tym, że niektóre z nich są odrobinę przemieszczone względem pola lutowniczego – w procesie ich rozpływu „przyciągną” się one na właściwe miejsce i „wskoczą” idealnie na swoje miejsce.

W tym momencie układ w takim stanie jak powyżej umieszczamy w piecu rozpływowym, w którym dojdzie do roztopienia kulek i ich połączenia z odpowiednimi polami lutowniczymi. Jest to ostatni etap reballingu. Układ wyjęty z pieca rozpływowego oraz oczyszczony z resztek topnika jest już gotowy do ponownego wlutowania na płytę główną laptopa. Gotowy układ prezentuje się tak:

Tak naprawdę, reballing BGA możemy w tym momencie uznać za zakończony, ponieważ mamy naniesione nowe spoiwo na układ BGA. Teraz pozostaje nam tylko ponowne jego wlutowanie.

Reballing BGA krok 3 – ponowny montaż układu.

Ponowny montaż, czyli wlutowanie układy odbywa się w sposób identyczny jak jego demontaż tylko że w drugą stronę. To znaczy, używamy tych samych parametrów lutowania i tych samych temperatur, tylko że po prostu teraz kładziemy układ na pola lutownicze i czekamy na jego wlutowanie.

Oczywiście na sam początek należy na oczyszczone pola lutownicze płyty głównej nanieść topnik:

Następnie układamy układ na swoim miejscu i na maszynie do lutowania uruchamiamy odpowiedni profil, po czym następuje wlutowanie układu BGA:

Po zakończeniu procesu lutowania, czekamy aż wszystko się ostudzi i dojdzie do temperatury pokojowej – wtedy możemy zdjąć płytę główną laptopa z wlutowanym układem BGA i poddać ją odpowiednim testom.

Cały proces reballingu możemy uznać za zakończony.

Reballing BGA – podsumowanie.

Jak widać na przykładzie powyższego artykułu, reballing BGA jest czynnością wymagającą wiedzy i odpowiedniego sprzętu. Każdy serwis laptopów świadczący szeroki zakres usług powinien przede wszystkim posiadać taki sprzęt i wiedzę. Co prawda można taką operację przeprowadzić bez posiadanie sprzętu użytego w tym artykule, lecz niemniej jednak i tak wymagane są podstawowe umiejętności i wiedza taka jak znajomość profili lutowania, ale skuteczność takiego reballingu może wtedy drastycznie spaść.

Przedstawione w tym artykule metody są ogólnie przyjęte. Należy tutaj wspomnieć, że są specyficzne układy BGA wymagające ścisłych indywidualnych profili lutowania.

UWAGA!

Wspomnieć też należy, że nie każdy układ BGA można skutecznie naprawić za pomocą reballingu. Polecamy zapoznanie się z artykułem: Naprawa laptopów – kiedy reballing a kiedy wymiana układu – artykuł ten wyjaśnia dokładnie, kiedy powinno się stosować reballing BGA, a kiedy jest on nieskuteczny.

Powiązane treści odnoszące się do powyższego artykułu:

• Kiedy reballing a kiedy wymiana układu?
• Przyczyny wadliwości układów BGA
• Zepsuty laptop lub karta graficzna? Uważaj na reballing BGA!
• Wymiana układu BGA w laptopie
• Laptopy – tani serwis, reballing BGA i naprawa domowym sposobem – PRZESTROGA!
• Wymiana układu BGA na przykładzie HP Pavilion DV6000/9000 [Film]
• Wadliwe układy BGA firmy nVidia – lista