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Problemi reflow di un BGA già re-ballato (1 in linea) (1) Ospite
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Discussione: Problemi reflow di un BGA già re-ballato
#8886
Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 1  
Salve a tutti,
nel tempo libero faccio reballing e reflowing di xbox 360, ps3 e laptop.
Con il reflow non ho molti problemi di solito.
Nel reballing sono diventato un maestro in tutti gli step ottenendo risultati perfetti, tranne che nell'ultimo, ovvero risaldare il bga reballato (di solito la gpu di una xbox 360) sulla scheda madre.
Utilizzo una stazione ad aria calda AOYUE 852A+, una griglia elettrica a potenza regolabile (che mi porta la parte bottom a 200°C e la parte top a 130°C (misurate con termocoppie) poi seguo il classico profilo di reflow ma quando rimonto la GPU, la console non parte.
Sono sicuro che sia la GPU che la scheda madre funzionano bene, perché ho provato questo procedimento anche su console funzionanti.
Non supero mai i 235°C neanche per rimuovere il BGA, uso sfere 0.6mm Sn/Pb 63/37 e un flussante no clean AMTECH 560 NC-TF-LF.
Secondo me è qualcosa legato al profilo oppure all'air flow impostato sulla macchina (posso scegliere la forza dell'aria da 06 ad un massimo di 99...quale consigliate?La macchina ha una pressione massima di 23L/min)
Per il profilo invece (dovrei seguire un leaded profile) quanto consigliate di TAL (tempo sopra i 183°C)?
Di solito vado intorno ai 200-205°C...ho provato a rimanerci 20sec come 1min e mezzo, ma niente da fare...i reballing falliscono, perché rimontando la console mi da i soliti led rossi.
Ho ordinato su internet dei JIG, ovvero dei supporti per tenere ancorata e piatta la scheda madre durante tutto il processo...forse la scheda si piega minimamente o si muove un minimo, quel che basta per mandare a monte tutto il processo!
Vi prego datemi dei consigli! Purtroppo sono un ragazzo di 19 anni con tanta voglia di imparare, e non posso permettermi una macchina migliore!
Con i reflowing di solito vado bene...supero la temperatura di 5°C per circa 10 sec poi scendo e per ora non ho problemi...coi reballing invece non vanno, anche se esteticamente sembrano perfetti!
seve91 (Utente)
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#8892
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 292  
Ciao Seve, piacere di saperti appassionato e volenteroso...

fare una diagnosi, cosi un pò virtuale, non è cosi facile, proviamo un pò a sparare qualche .....

- domanda : sei proprio sicuro che il modulo re-ballato si elettricamente funzionante ancor prima del reballing ?


Altro punto, secondo mè da considerare, è la temperatura di reflow da impiegare quando monti il modulo re-ballato.

Infatti, secondo mè, se partiamo dal fatto che originalmente la X-box è saldata con lega Lead Free e che quando tu rimuovi il modulo (BGA MCM) mal funzionante, sulle pads rimane residuo di lega Lead-Free proveniente sia dalla Ball che dalla Pad. Tali residui sono in lega almeno SAC305 (punto fusione 217°C) o forse altro con punto di fusione che potrebbe raggiungere i 227°C. Quindi anche se la lega viene ben rimossa durante la preparazione delle pad, un certo spessore di lega SAC sulle pads rimane comunque.

Ora, anche se tu usi balls SnPb (63/37), quindi melting point 183°C, la porti a 205°C per un TAL di .... ?, questo non basta a garntire un corretto giunto (diffusione) tra lega presente su pad (SAC) e la lega della ball SnPb.

Se la tempertura l'hai rilevata con TC proprio nel giunto ( è cosi?) 205°C non basterebbe. A meno che usi un TAL, tiro a stimare, di 60-90'' o molto più lungo ?

Ma forse non basterebbe comunque perchè devi considerare anche il punto di melting della lega SAC presente sulle pads, quindi dovresti far si che sulle pads la temperatura raggiunga i 217-220°C per un TAL che devi individuare facendo alcune prove misurando con TC la temperatura reale nei giunti. Nei giunti perchè è in quel punto che avviene la fusione/diffusione delle leghe interfaccianti il giunto.

Riassumendo, assicurati di misurare bene la temperatura nei giunti, ed una volta misurata verifica che superi i 220°C per un TAL che dovrai individuare facendo prove, partendo magari da un TAL di 60''.

Altro non saprei cosa suggerirti, o meglio se tu riuscissi a depositare anche la pasta sulle pad anzichè il solo Flux in Gel, con molta probabilità riusciresti ad ottenere un giunto migliore, ecc, ecc,



..........................MdL

PS: non dire più Purtroppo sono un ragazzo di 19 anni , avessi io la tua età .......
MdL (Utente)
Jul 12, 2005 EpP
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#8893
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 1  
Grazie MdL sei troppo forte!
Comunque si avevo pensato anche io a questo problema.
Per questo porto sempre via lo stagno vecchio lead free con trecciola dissaldante per ottenere pad perfettamente lisci.
Poi pulisco la GPU con alcol isopropilico e cotton fioc bene, riapplico altro flux e passo una bella sfera di stagno 63/37 sopra tutti i pad cosi da ricoprirli bene di leaded solder.
Poi ricomincio di nuovo con la trecciola per rispianare bene i pad.
Uso una stazione saldante regolabile a 350°C, il lavoro viene impeccabile.
Pensavo che di stagno lead free sui pad non ci fosse piu traccia poi
Comunque quando ripiazzo il componente sulle pad della scheda madre, applico un po di flux amtech sulle pad della scheda madre e spalmo bene con un dito così da lasciare soltanto un piccolo velo, per evitare che durante il reflow delle balls si fondano (merged joint) tra loro.
Tu parli di pasta salda...l'ho comprata a 3.50€ un barattolino in un negozio di elettronica.
Suggerisci di usare quella immergendoci le balls invece di spargere il flux gel sui pad della scheda madre? Perché il gel è no clean invece la pasta salda oltre a contenere cloruro di zinco bisogna lavarla dalla scheda...e dato che sotto il BGA non riesco ad arrivarci, non saprei come pulirla bene!
Se mi dici così provo a raggiungere i 230°C sul giunto e mantenere per 60 secondi.
Temevo che il troppo tempo fosse peggiore per la saldatura! Come mai nei soliti reflow il punto di fusione si supera appena (da 217 si va a 227) e lo si mantiene per soli 10-15sec mentre quando in questo caso faccio il reflow di un bga reballato deve stare oltre un minuto?
E' che stando poi tutto quel tempo molto vicini alla temperatura massima supportata dal BGA MCM mi fa stare sempre in pensiero...anche se su internet la vedo variare da 235 a 260 massimi...mah! Comunque oramai non ottengo piu popcorning, ho imparato ad aggirarlo sempre, solo che le delaminazioni interne e il degrado della solder mask potrebbero sempre accadere.
Ho una GPU che appena dissaldata (condizioni estetiche perfette, dissaldata con temp 227°C sul giunto) con un piccolo test elettronico è risultata rotta internamente in quanto le linee di alimentazione sono in corto. Quindi tutto può succedere!

Il fallimento del reballing potrebbe dipendere dal fatto che non uso nessun supporto per tenere salda e ancorata la scheda madre? non mi si flette mai (almeno nn visibilmente) in quanto il grosso lo faccio con la griglia preriscaldatrice (era una vecchia bistecchiera, ma funziona piu che egregiamente ) e il resto con l'hot air.
In effetti MdL adesso che ci penso i reflow mi vanno quasi sempre bene (a volte sento tipo un POP e affianco la GPU vedo una bella sfera di stagno fuoriuscita da sotto il BGA...credo sia colpa del flussante liquido che inietto...secondo me quando bolle peggiora la situazione!
Infatti spesso faccio reflow senza flussante e di solito non ho problemi.
Forse per questo i reballing falliscono...come dici tu devo superare i 227°C! Proverò!

E per l'air flow? Posso impostarlo da 06 a 99 max (23L/min)...di solito sto sui 51-57, con distanza nozzle-scheda madre di soli 3mm. Credo vada bene.

Ah, ultima cosa. Per le temp misurate, in effetti piazzo due termocoppie ai lati opposti del BGA MCM per tenere d'occhio il gradiente e vedere se la mia stazione scalda uniformemente il BGA (in caso di solito smonto l'hot air gun e riallineo perfettamente al centro l'elemento riscaldante e di solito risolvo).
A furia di reballing, reflowing e desoldering di GPU ho imparato ormai che la GPU si stacca a 227°C (eccetto certi modelli particolari, che richiedono di sfiorare i 235°C)...ho fatto una differenza tra quando riesco a staccare la GPU dalla scheda madre e la temperatura effettiva misurata ai bordi della GPU...morale = basta che faccio +3 o +4°C al valore misurato dalla termocoppia per sapere la temperatura effettiva sui giunti centrali (l'aria calda è il contrario degli infrarossi...il calore parte dall'esterno e arriva verso il centro per ultimo giusto?).
Scusa l'ambaradan di domande e quesiti...spero che avrai tempo di rispondermi a tutte le domande appena puoi. Intanto ti ringrazio anticipatamente per la tua solita gentilezza.
Per carità sono felicissimo di essere giovane e tutto il resto, ma purtroppo i soldi mancano e nn posso comprarmi una stazione DARK IR da 1500€...devo accontentarmi della mia stazioncina.
Oltre al fatto che l'università anche porta via tempo e soldi.
C'è da dire che funziona bene però la 852A+...e mi ha fatto fare tanta esperienza.
Entro la prossima settimana mi arrivano i telai per fissare XBOX e PS3...così posso provare di nuovo i tuoi consigli.
seve91 (Utente)
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Ultima modifica: 16/02/2011 22:36 Da seve91.
 
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#8897
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 70  
devo confessare che mi sono perso leggendo il post, mi rifaccio al titolo per capire quale sia il tuo problema --> reflow.

A priori, dove hai visto che un profilo standard rilevato su un giunto (non in aria dunque) sia di 5 gradi sopra la temperatura di liquefazione della lega?

...e solo 15 secondi?

E' da un po che non faccio piu lavori di questo tipo, ma ricordo che tenevo come riferimenti: 30-45 secondi il tempo liquido, 200 gradi temperatura di picco sulle balls piu fredde.

Ricordo anche che l'effetto popcorning l'avevo quando la busta dei componenti era rimasta aperta per 2-3 giorni. Questo problema l'avevamo risolto facendo baking, non riducendo la temperatura di rilavoro

La scheda si puo flettere senza supporti, certamente. Calcola che la temperatura di transizione vetrosa del circuito stampato e' compresa tra 135 e 170 gradi, dipende dalla composizione della resina dello stampato.

130 gradi sul top della scheda e' il limite inferiore ammesso .... alzalo a 150gradi

La differenza tra infrarossi e aria calda e' la differenza tra irraggiamento e convezione forzata.
La prima e' soggetta a perdite di trasmissione per ombreggiamento, COLORE, mentre la seconda garantisce una maggiore uniformita' nella distribuzione del calore raggiungendo anche punti non esposti.

Riguardo al settaggio del flusso d'aria devi solo fare esperimenti, tenendo presente che la migliore trasmissione del calore la ottieni con un moto lineare e non turbolento dell'aria (termodinamica)

Dimenticavo....la pasta saldante a cui si fa riferimento e' questa:
uk.farnell.com/multicore-solder/sn62ra10...ge-25g-179/dp/149968

tecnicamente chiamata solder paste.

Quella che dici tu e' invece flussante in gel ad alto contenuto di elementi acidi che usano gli idraulici a saldate a cannello il piombo ed il rame delle condutture.

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i_p (Utente)
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Ultima modifica: 17/02/2011 09:15 Da i_p.
 
grave errore teorizzare prima di avere dati certi. Si finisce per distorcere i fatti per adattarli alle teorie invece che adattare le teorie ai fatti.
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#8898
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 1  
ah, quindi tu sconsigli l'uso del flux gel?
In alternativa ho un altro barattolino di pasta, di colore bianco, contenente cloruro di zinco.
Sull'etichetta c'è scritto pasta disossidante x saldature...va bene o è meglio quella che dici tu?
Non saprei dove reperirla in tempi brevi dalle mie parti
Per esempio guarda questo profilo:
www.micrel.com/_PDF/qualrel/Micrel_Lead_Free_Profile.pdf
la temperatura di picco di 260°C la sfiora appena poi scende.
So per certo che la temperatura che rilevo ai bordi del BGA con le termocoppie è di circa 4-5°C inferiore ai giunti centrali, infatti quando sulle termocoppie leggo 232-233°C circa so che sul giunto centrale ho circa 227-228...aumento ancora qualche grado poi sono in grado di sollevare il BGA MCM.
Ho letto su forum inglesi di riparatori di console che bisogna mantenere i 230°C circa sui giunti per 15 massimo 20 sec non so il perché.
Magari il peso del BGA schiaccia le balls verso il basso creando corti...boh!
Tu dici di stare a 200°C sul giunto centrale...ma invece MdL dice che un po di stagno Pb-Free è rimasto nel package, quindi occorre raggiungere circa 230°C per un corretto reflow.
Quello che voglio fare io è riattaccare alla scheda madre la GPU reballata da me.
PercHé coi reflow normali me la cavicchio, invece quando devo riattaccare la GPU reballata ho problemi.
Io purtroppo nn mi ero accorto che raggiungevo temp troppo alte in un tempo troppo breve...praticamente accendevo la stazione e sparavo 250°C diretti...sai con esperienza 0
Invece adesso che non supero mai i 235°C e li raggiungo sempre con una rampa di 1°C/sec circa.
Ho guardato il tracking del pacco e i supporti mi dovrebbero arrivare oggi.
Purtroppo è una griglia elettrica è già al massimo! Più di 200°C sul bottom e 130°C sul top non riesco ad andare oltre soltanto col preriscaldatore!
E ahimè nn ho soldi per comprarmi un preriscaldatore migliore.
Allora prossima volta effettuerò prove cambiando air flow...ma penso che sui 51-57 sia decente...ho timore che troppa aria forzata comprima le balls facendole fondere tra di loro oppure che si sposti il BGA!

Magari prendo questa...che ne dite?
cgi.ebay.it/Kester-Lead-Solder-Paste-EP2...;hash=item5197bec41f

Oppure non so ditemi vuoi un link...dove non costi tantissimo e che arrivi presto!
Grazie mille a tutti voi per le risposte, siete disponibili e gentilissimi!
GRAZIE!
seve91 (Utente)
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Ultima modifica: 17/02/2011 11:37 Da seve91.
 
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#8899
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 70  
seve91 ha scritto:
ah, quindi tu sconsigli l'uso del flux gel?
CONSIGLIO USO GEL

In alternativa ho un altro barattolino di pasta, di colore bianco, contenente cloruro di zinco.
Sull'etichetta c'è scritto pasta disossidante x saldature.

E' VIETATO ALTAMENTE L'USO DI QUESTO FLUSSANTE IN GEL

Per esempio guarda questo profilo:
www.micrel.com/_PDF/qualrel/Micrel_Lead_Free_Profile.pdf
la temperatura di picco di 260°C la sfiora appena poi scende.

La tabellina in alto a sinistra dice:
PEAK TEMP: 260gradi
TIME@PEAK TEMP (e' un errore) in realta' e' TIME ABOVE LIQUID: 20-40 secondi

So per certo che la temperatura che rilevo ai bordi del BGA con le termocoppie è di circa 4-5°C inferiore ai giunti centrali, infatti quando sulle termocoppie leggo 232-233°C circa so che sul giunto centrale ho circa 227-228...aumento ancora qualche grado poi sono in grado di sollevare il BGA MCM.
OK bene.

Ho letto su forum inglesi di riparatori di console che bisogna mantenere i 230°C circa sui giunti per 15 massimo 20 sec non so il perché.
Magari il peso del BGA schiaccia le balls verso il basso creando corti...boh!

Stiamo parlando di dissaldare il BGA o risaldare il BGA? Non e' la stessa cosa.

Tu dici di stare a 200°C sul giunto centrale..
Hai ragione, il mio processo non era Lead Free. Con Lead Free, mi correggo: 230-235gradi

Quello che voglio fare io è riattaccare alla scheda madre la GPU reballata da me.
PercHé coi reflow normali me la cavicchio, invece quando devo riattaccare la GPU reballata ho problemi.

Attualmente non sei in grado di capire se il problema e' la saldatura tra balls e MCM oppure tra balls e scheda madre, o si?

Allora prossima volta effettuerò prove cambiando air flow...ma penso che sui 51-57 sia decente...ho timore che troppa aria forzata comprima le balls facendole fondere tra di loro oppure che si sposti il BGA!
il nozzle avvolge il BGA oppure no? La distanza tra nozzle e scheda madre riducila, ma e' importante che il nozzle avvolga il modulo completamente

Magari prendo questa...che ne dite?
cgi.ebay.it/Kester-Lead-Solder-Paste-EP2...;hash=item5197bec41f

Anche questa va bene, ma a pensarci meglio lascia perdere questo consiglio. Dovresti poi dotarti di una piccola stencil per depositare la pasta in maniera omogenea. Comincia a farsi spessa adesso.

Una cosa invece....dopo aver dissaldato e pulito le piazzole, controllale per verificare se sono tutte uguali: uniformita' di colore, dimensione e spessore. Cerca se esistono contaminazioni sulle piazzole.
i_p (Utente)
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Ultima modifica: 17/02/2011 12:33 Da i_p.
 
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#8900
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 1  
La GPU che devo risaldare è di dimensioni 35mmx35mm e lo spessore è 1,1mm.
E' un MCM dato che ha 2 die sopra insieme ad altri piccoli array di condensatori.
Comunque il nozzle che uso è un 4141 quindi avvolge bene completamente il BGA e lo tengo a una distanza tra scheda madre e nozzle di 3mm.
La stazione pure funziona bene in quanto il gradiente è di pochi °C, quindi il calore è omogeneo su tutto il BGA, grazie anche al fatto che ho centrato l'heating element della stazione.
Quindi vabè utilizzerò solo flux gel amtech che ho già.
In caso ho questo flux liquido, che anche se scaduto da 2 mesi funziona bene ed è ben conservato.
E' questo:
www.interflux-electronics.com/Products%5...5CTD%20IF%208001.pdf

Ah ecco...allora avrò letto male io il profilo!
Il fatto dei 20-30 sec che ho letto nei forum inglesi si riferiscono al semplice reflow della GPU lead free microsoft.
Invece io devo risaldare la GPU che ora non è più lead free in quanto ho saldato sfere 0.6mm 63/37 sulla GPU (anche se MdL dice che un velo di Lead-free è rimasto, quindi meglio toccare i 227°C per star sicuri se non ho capito male). A fare il reballing non ho problemi, sono sicuro che le balls sono attaccate perfettamente al BGA, il problema sta nella connessione tra BGA e scheda madre secondo me.
Una vlta dissaldato e pulito il BGA le piazzole sono bene o male perfettamente piatte, anche se ognuna di colre diverso diciamo, come se un piccolo velo di stagno fosse rimasto.
Poi pulisco bene con alcool isopropilico e la superficie sembra liscia senza ossidazioni.
Il diverso colore tra le pad credo sia dovuto al velo di stagno...cosa dovrei fare? E' un problema se rimane un velo di stagno? Sempre su questi famosi forum ho letto che è sempre bene lasciarne un minimo per garantire un miglior giunto durante il reflow e per evitare delaminazioni o danni al pad stesso.
Grazie ancora per l'aiuto, ditemi voi!
seve91 (Utente)
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#8902
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 70  
Comunque il nozzle che uso è un 4141 quindi avvolge bene completamente il BGA e lo tengo a una distanza tra scheda madre e nozzle di 3mm.
Riduci lo spazio a 1,5mm e rifai il profilo perche' vedrai sicuramente alzarsi le temperature

Quindi vabè utilizzerò solo flux gel amtech che ho già.
Bene

www.interflux-electronics.com/Products%5...5CTD%20IF%208001.pdf
Va bene anche lui

Invece io devo risaldare la GPU che ora non è più lead free in quanto ho saldato sfere 0.6mm 63/37 sulla GPU (anche se MdL dice che un velo di Lead-free è rimasto, quindi meglio toccare i 227°C per star sicuri se non ho capito male).
Dipende.

A fare il reballing non ho problemi, sono sicuro che le balls sono attaccate perfettamente al BGA, il problema sta nella connessione tra BGA e scheda madre secondo me.
Perche' sei cosi sicuro? Un velo di Lead Free e' rimasto anche sul modulo MCM, non credi?


Il diverso colore tra le pad credo sia dovuto al velo di stagno...cosa dovrei fare? E' un problema se rimane un velo di stagno?
No va bene cosi. Importante che non ci sia la classica mezza sfera. Un velo e' perfetto.
i_p (Utente)
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#8903
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 1  
si sto provando proprio adesso e ho ridotto ancora lo spazio
Spero di non "cuocere" superiormente il componente!
Sono sicuro che le balls sono correttamente saldate ai pad del BGA perché vedo proprio la ball che si scioglie ed occupa perfettamente tutta la piazzola.
Dopo aver raffreddato il BGA lo pulisco con alcol isopropilico e un pennello...anche strofinando molto forte non si smuove minimamente, le balls sono tutte saldate uniformemente.
Se osservo con lente di ingrandimento sembra tutto ok!

Comunque se ci fosse quella classica mezza sfera sarebbe un problema per il reballing?
seve91 (Utente)
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#8907
Re:Problemi reflow di un BGA già re-ballato 8 anni, 9 mesi fa Karma: 1  
Adesso sorge un nuovo problema.
Dopo aver effettuato il reflow della GPU reballata, guardando lateralmente di profilo, noto che la parte centrale del BGA è saldata normalmente (vedo le balls belle lucide sotto al BGA) mentre in corrispondenza degli angoli, il package si piega verso il basso quasi "incollato" alla scheda madre, e sotto agli angoli non riesco a vedere le balls in quanto sono schiacciati.
Perché fa così? Come risolvo? Problema della moisture?
seve91 (Utente)
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