Bagaimana komponen dengan kontak di bawah IC disolder ke papan?

Pertimbangkan IC yang terlihat seperti ini, atau serupa:

Perhatikan bagaimana arahan yang disolder ke papan ada di bagian bawah IC.

Saya bukan pemula dalam bidang elektronik. Pekerjaan saya dengan elektronik pada dasarnya membuat perbaikan sederhana untuk perangkat keras gaming lama, jadi keahlian saya sangat terbatas.

Saya sudah mencoba google ini tetapi saya harus salah menamai komponen ini ketika saya mencoba mencari bagaimana hal ini dilakukan tetapi bagaimana komponen seperti ini disolder ke papan di unit produksi? Saya bisa dengan mudah melihat pin-pin ini dilapisi sedikit solder, atau mungkin lapisan tipis solder sudah ada di PCB ketika chip ditempatkan di atasnya. Bagaimanapun, bagaimana setiap pin dipanaskan hingga suhu yang sesuai sehingga solder akan meleleh dan chip akan menempel pada papan?

Saya sudah mencoba mencari tahu sendiri, tapi sejauh ini sepertinya "ilmu hitam".

Sebagai tindak lanjut kecil, jika Anda mengembangkan perangkat keras elektronik yang membutuhkan komponen seperti ini, bagaimana Anda menggunakan chip seperti ini dalam pembuatan prototipe dan pengujian? Apakah ada cara manual untuk menyolder chip seperti ini? Terlepas dari bagaimana hal itu dilakukan, menurut saya itu setidaknya harus menjadi proses mekanis karena Anda membutuhkan tingkat presisi tertentu.

integrated-circuit soldering

— RLH
sumber

Mereka "Ball Grid Arrays", biasanya BGA singkatnya.

— Finbarr

Kata kunci dan frasa untuk penelitian: "BGA", "BGA fanout", "oven reflow", "pasta solder", "stensil pasta solder". Juga, untuk bekerja dengan bagian-bagian yang hanya BGA sebagai penghobi, Anda mungkin dapat menemukannya telah disolder ke papan break-out atau papan pengembangan untuk pembuatan prototipe.

— Daniel

Ini tampak seperti kutukan bagi saya.

— user253751

Jika Anda tertarik melihat ini dilakukan secara real time dan dengan saran, buka YouTube dan cari "Loius Rossman BGA." Itu video panjang dan Anda harus berurusan dengan komentar PC-nya yang tidak selalu, tetapi dia tahu apa yang dia lakukan. Beberapa contoh penggantian chip dengan stasiun udara panas, persiapan chip stensil pasta solder, dan menggunakan stasiun pengerjaan ulang BGA khusus untuk melakukan chip yang lebih besar tanpa harus merefleksikan seluruh papan.

— Phil C

Jawaban:

Ini adalah paket ball-grid array (BGA). Setiap gumpalan kecil sebenarnya adalah solder. Komponen ditempatkan tepat oleh mesin pick-and-place, dan kemudian seluruh papan dipanaskan untuk melelehkan solder (reflow soldering). Solder akan mengalir ke bantalan pada PCB dengan tegangan permukaan, dan topeng solder (semoga!) Menghentikan korsleting pin terdekat. Keuntungan dari paket BGA adalah kepadatan pin yang jauh lebih besar (dan karenanya jumlah pin) yang tersedia dibandingkan dengan paket inline atau QFN. Anda biasanya akan menemukan komponen jumlah pin (FPGAs dll) yang tinggi hanya tersedia sebagai BGA karena tidak mungkin membawa 1000 pin ke tepinya.

Ini sulit untuk dikerjakan untuk pekerjaan prototyping karena hampir mustahil untuk mengetahui apakah sambungan solder telah dibuat. Dalam produksi massal, ini dilakukan dengan pencitraan sinar-X. Anda dapat membuat oven reflow di rumah, tetapi seperti yang Anda katakan penempatan yang tepat cukup rumit dengan tangan, meskipun bukan tidak mungkin.

Pengerjaan ulang sangat sulit, Anda biasanya harus menghapus seluruh komponen dan menerapkan kembali gumpalan solder untuk membuatnya kembali. Biasanya, vendor menawarkan papan pengembangan dengan chip BGA dengan pin yang dibawa ke pin header, yang jauh lebih mudah untuk ditangani.

— awjlogan
sumber

Ah terima kasih. Inilah yang saya cari dalam sebuah jawaban.

— RLH

Dan jika menyolder di kedua sisi, mungkin ada gumpalan perekat di bawah paket untuk menahannya (terutama jika itu akan terbalik dalam oven reflow).

— Jon Custer

Anda memiliki beberapa pertanyaan di pos Anda, dan saya pikir saya dapat membantu dengan beberapa dari mereka.

Bagaimanapun, bagaimana setiap pin dipanaskan hingga suhu yang sesuai sehingga solder akan meleleh dan chip akan menempel pada papan?

Anda membutuhkan oven reflow , atau jika Anda hobi seperti saya, Anda bisa mendapatkannya dengan menggunakan stasiun pengerjaan ulang udara panas . Saya memiliki stasiun pengerjaan ulang. Ini pada dasarnya adalah pengering rambut yang dapat meningkatkan suhu di mana solder meleleh. Anda melambaikan tongkat ke bagian itu, bagian / papan / solder menjadi cukup panas, dan solder meleleh dan melakukan keajaibannya.

Apakah ada cara manual untuk menyolder chip seperti ini?

Ya, sebenarnya ada! Dibutuhkan latihan dan kesabaran, tetapi Anda tidak perlu mengirim untuk menyelesaikan pekerjaan ini. Dimungkinkan untuk melakukannya sendiri. Saya lakukan. Ini adalah video terbaik yang dapat saya temukan yang menunjukkan prosesnya. Ini menggunakan QFN (quad flat no-leads) bukan BGA (ball grid array - bagian yang Anda sebutkan) tetapi idenya sama. Pin pada QFN berada di bawah chip.

Saya sudah melakukan ini sendiri dan itu berhasil. Dan ya, sepertinya sedikit seperti "ilmu hitam" ketika Anda melakukannya. Tapi sangat memuaskan!

— BoredBsee
sumber

Menggunakan fluks solder adalah bagian besar dari "ilmu hitam", karena kontak yang kotor / teroksidasi tidak menerima solder, dan tegangan permukaan fluks leleh membantu menyelaraskan pin paket.

— MarkU

@ Marku, ya itu benar sekali. Anda perlu membersihkan kontak dan Anda perlu fluks yang baik atau keajaiban tidak akan terjadi. Lihat klip video yang saya tautkan. Ada saat di mana solder berubah menjadi cairan, dan bagian yang disolder pria "muncul". Dia menunjukkan aspek tegangan permukaan dengan menyenggol bagian itu. Itu tidak ingin pindah dari pin. Video itu benar-benar momen "aha" bagiku. Saya bahkan mulai membeli fluks yang direkomendasikan orang itu. Ini video yang bagus.

— BoredBsee