チップ乾燥炉

現代の電子デバイスはマイクロチップなしでは想像できません。マイクロチップとは、実際には数百とは言わないまでも、数十の単純な基本コンポーネントを統合した複雑な部品です。

微細回路により、デバイスを軽量かつコンパクトにすることができます。 その代償として、設置の利便性と容易さ、そして部品の価格がかなり高いことを支払わなければなりません。 マイクロチップの価格は、それが使用される製品の全体的な価格を決定する上で重要な役割を果たしません。 取り付け時にそのような部品を傷めてしまうと、新しいものに交換する際に費用が大幅に増加する可能性があります。 太いワイヤー、大きな抵抗器、またはコンデンサーをはんだ付けするのは簡単です。これには、基本的なはんだ付けスキルがあれば十分です。 マイクロ回路はまったく異なる方法ではんだ付けする必要があります。

不幸な誤解を避けるために、超小型回路をはんだ付けするときは、特定のツールを使用し、数多くの経験と知識に基づいたいくつかのルールに従う必要があります。

微細回路のはんだ付けには、最も単純なはんだごてから、赤外線を使用する複雑なデバイスやはんだ付けステーションまで、さまざまなはんだ付け装置を使用できます。

微細回路をはんだ付けするためのはんだごては低電力である必要があり、できれば 12 V の電源電圧用に設計されている必要があります。そのようなはんだごての先端は円錐形に鋭く尖っており、よく錫メッキされている必要があります。

マイクロ回路をはんだ付けするには、真空はんだ除去ポンプを使用できます。これを使用すると、ボード上の脚をはんだから交互に掃除できます。 このツールは、ピストンが上向きにバネ仕掛けになっている注射器のようなものです。 作業を開始する前に本体に押し込んで固定し、必要に応じてボタンを押すとリリースされ、バネの作用で上昇し、接点からはんだを収集します。

より高度な装置は、超小型回路の分解と熱風はんだ付けの両方を可能にする熱風ステーションであると考えられています。 このようなステーションには、空気流の温度を調整できるヘアドライヤーが装備されています。

マイクロ回路をはんだ付けするとき、加熱テーブルなどの機器の要素が非常に需要があります。 基板を下から加熱し、取り付けや取り外しの作業を上から行います。 オプションで、恒温テーブルに上部加熱装置を装備することもできます。

工業規模では、マイクロ回路のはんだ付けは、赤外線を使用する特別な機械によって実行されます。 この場合、回路は予熱され、直接はんだ付けされ、脚の接点が段階的に滑らかに冷却されます。

自宅で

複雑な修理には自宅でチップをはんだ付けする必要がある場合があります 家庭用器具、コンピューターのマザーボード。

通常、超小型回路の脚をはんだ付けするには、はんだごてまたはブロードライヤーが使用されます。

はんだごてによる作業は、通常のはんだまたははんだペーストを使用して実行されます。

最近では、融点の高い鉛フリーはんだが主流になってきています。 これは、鉛が人体に及ぼす悪影響を軽減するために必要です。

どのような備品が必要になるか

微細回路をはんだ付けするには、はんだ付け装置自体に加えて、さらにいくつかのデバイスが必要になります。

マイクロ回路が新しくBGAパッケージで作られている場合、はんだはすでに小さなボールの形で脚に塗布されています。 したがって、ボールの配列を意味するボール グリッド アレイという名前が付けられました。 これらのケースは表面実装用に設計されています。 これは、部品が基板に実装され、各脚が迅速かつ正確な動作で接触パッチにはんだ付けされることを意味します。

マイクロ回路がすでに別のデバイスで使用されており、中古スペアパーツとして使用されている場合は、リボールを実行する必要があります。 リボールとは、脚上のはんだボールを復元するプロセスです。 場合によっては、ブレードの場合にも使用されます。つまり、脚と接触パッチの間の接触が失われることです。

リボールを実行するには、ステンシルが必要になります。これは、マイクロ回路のピンの位置に応じて穴が開けられた耐火材料のプレートです。 いくつかの最も一般的なタイプのマイクロ回路用の既製のユニバーサル ステンシルがあります。

はんだペーストとフラックス

マイクロ回路を適切にはんだ付けするには、特定の条件を遵守する必要があります。 はんだごてを使用して作業を行う場合は、その先端をよく錫メッキする必要があります。

このために、フラックスが使用されます。これは、超小型回路のはんだ付け中にはんだでコーティングする前に、酸化膜を溶解し、チップを酸化から保護する物質です。

最も一般的なフラックスは、固体の結晶形の松ロジンです。 しかし、超小型回路のはんだ付けには、そのようなフラックスは適していません。 脚と接触部分は液体フラックスで処理されています。 ロジンをアルコールまたは酸に溶かして自分で作ることも、既製品を購入することもできます。

この場合のはんだは、フィラーワイヤの形で使用すると便利です。 場合によっては、内部に粉末ロジンのフラックスが含まれる場合があります。 マイクロ回路をはんだ付けするための既製のはんだ付けキットを購入できます。これには、ロジン、ブラシ付きの液体フラックス、および数種類のはんだが含まれています。

リボール時には、粘性材料をベースとしたはんだペーストを使用します。これには、はんだとフラックスの最小ボールが含まれています。 このようなペーストは、ステンシルの裏側の微細回路の脚に薄い層で塗布されます。 その後、ヘアドライヤーまたは赤外線はんだごてで、はんだとロジンが溶けるまでペーストを加熱します。 凝固後、それらはマイクロ回路の脚上にボールを形成します。

作業手順

作業を開始する前に、すべての工具、材料、備品を手元に準備する必要があります。

取り付けまたは取り外しの際、ボードを加熱テーブル上に置くことができます。 はんだ付けガンを使用して解体する場合、他の部品への影響を排除するために、部品を隔離する必要があります。 これは、使用できなくなった古いボードから切り取ったストリップなど、耐火材料のプレートを設置することによって行うことができます。

分解にはんだ吸い取りポンプを使用すると、プロセスはより正確になりますが、時間がかかります。 はんだ吸い取りポンプは、各脚を洗浄することによって「充電」されます。 固まったはんだが詰まっているので掃除する必要があります。

従う必要のあるはんだ付け規則がいくつかあります。

• 敏感な部分が過熱しないように、基板上の超小型回路を素早くはんだ付けする必要があります。
• はんだ付け中にピンセットで各脚を保持し、ケースからさらに熱を除去できます。
• ヘアドライヤーや赤外線はんだごてを使用して取り付ける場合は、部品の温度が240〜280℃を超えないように監視する必要があります。

電子部品は静電気に非常に敏感です。 したがって、組み立ての際には、基板の下に静電気防止マットを敷いて使用することをお勧めします。

なぜドライチップなのか

チップは、BGA パッケージに封入された超小型回路です。 この名前は、明らかに「Numerical Integrated Processor」を意味する略語から来ています。

専門家を使用した経験によると、保管、輸送、輸送中にチップが湿気を吸収し、はんだ付け中に水分が体積を増加して部品を破壊するという強い意見があります。

チップ上の水分の影響は、チップを加熱すると確認できます。 はんだが溶けるのに十分な温度に温度が上昇するずっと前に、その表面に膨れや気泡が形成されます。 部品の内部で何が起こっているかは想像することしかできません。

チップパッケージ内に湿気が存在することによる望ましくない結果を避けるために、基板の組み立て中にチップははんだ付け前に乾燥されます。 この手順は、ケースから湿気を取り除くのに役立ちます。

乾燥ルール

チップの乾燥は、次の規定に従って実行する必要があります。 温度体制そして持続時間。 店舗、倉庫から購入し、郵送で送られた新しいチップは、125℃の温度で少なくとも24時間乾燥させることをお勧めします。 このために、特別な乾燥オーブンを使用できます。 チップを加熱テーブルの上に置くことで乾燥させることができます。

部品の過熱や故障を防ぐために、乾燥温度を制御する必要があります。

通常の実装前にチップを乾燥させて保管した場合 部屋の状況、8〜10時間乾燥させるだけで十分です。

部品のコストを考慮すると、乾燥していないチップをはんだ付けするよりも、部品を乾燥させて自信を持って実装を開始できる方が明らかに良いです。 トラブルはお金の無駄だけでなく、時間のロスにもなりかねません。

ご存知のとおり、チップが生の場合、そのようなチップをはんだ付けしようとすると、気泡が発生して故障します。 そして、チップのコスト、納期、修理の複雑さを考えると、これは非常に高価です。 インターネットでたくさん検索しました。 卓上スタンドで乾燥させる方法から家庭用オーブンで乾燥させる方法まで、さまざまなヒントがあります。 非常に高価な設備もあります。 どのアドバイスも私には個人的には当てはまりませんでした（ドイツの私の友人と同じように、彼も長い間同じものを探していました）。 理論的には、各チップには、はんだ付け前にどの温度でどのくらいの時間乾燥させる必要があるかを説明した文書が必要です。 これは正しいですが、ほとんどの修理業者が常に利用できるわけではありません。

すべての情報を要約すると、チップの通常の乾燥には約 130 ℃の温度が必要であることがわかります。 約8〜10時間。 これは彼に害を及ぼすものではありませんが、湿気を取り除きます。 オリジナルであるかのように振る舞うつもりはありませんが、私自身が使用しているデバイスとドイツの友人と（私のアドバイスに従って作成した）デバイスを共有したいと思います。 おそらくそれは他の誰かにとって役立つでしょう。 このデバイスを使用して以来、単一のチップで問題が発生したことはありません。中国とロシアに注文しました。
チップオーブン数日間の休日に即席の材料で作りました。 ケースはプレス紙をラミネート加工したものです。 これらは、厚さ 6 mm の装飾的な家具のトリムの一部でした。 耐熱性のある素材であればどれでも使用できますが、少なくとも 180 ℃ 以上の温度に保つ必要があります。 接続はM3ネジで行います。 加熱要素として、公称値 15 オームの 20 ワットのセラミック抵抗器を使用しました (10 ～ 18 オームを使用できます)。 オーブンは 2 ～ 3 個のチップを同時に乾燥できるように設計されているため、6 個のみです。

1 つのチップの場合、3 ～ 4 個の抵抗で十分です。 温度を維持する要素として、130℃の電気機械式サーモスタットが使用されました。 保護のため（写真にはありません）、10 A、180 ℃ の温度ヒューズが抵抗の 1 つに下から押し付けられています。 すべての抵抗は並列に接続されています。 それらの。 回路全体は、温度ヒューズ、サーモスタット、抵抗器のグループが直列接続されたもので構成されています。 わかりやすくするために、12 V LED (または 510 オームの抵抗を介した 3.5 V) が抵抗と並列に接続されています。 デバイス全体はコンピューターの電源 (古い 200 ワットでした) によって電力を供給されます。 12 V の電源であればどれでも適しており、電流は約 5 A です。デバイスの上部にはケースと同じ素材で作られたカバーが取り付けられています。 これにより、熱安定性が向上し、スイッチング周波数が低下します。
プロから:製造と材料の入手の容易さ。 (サーモスタットと抵抗器は、ほぼすべてのラジオ店で購入できます)。

マイナス点のうち:サーモスタットには非常に大きなヒステリシスがあり、ほぼ 40 ℃ になります。 つまり、130℃でオフになり、90℃でオンになります。 しかし、これはチップに悪影響を与えることはなく、むしろ逆に、非常に湿ったチップが膨張することを防ぎます。 写真は装置を下から見たもの（ワイヤーと温度ヒューズなし）と実際に動作しているところです。 この装置は約 1 年間運用されています。 この情報がお役に立てば幸いです!

完成したステンシルの例

図1 BGAボール修復用ステンシル完成例

図2 再生BGAチップボール

必要な設備

• 乾燥 (コンポーネントの乾燥に推奨);
• 熱風はんだ付けシステム、対流式オーブンまたは熱風コンベアオーブン;
• 浸漬カップ (ステンシルの洗浄に推奨)。
• はんだごて（または BGA ボールを取り外すためのその他のツール）。
• 静電気防止 職場;
• 顕微鏡 (チェック用に推奨);
• 脱イオン水;
• 指。

導入
セキュリティ方法

換気：
はんだ付けやはんだ除去によるフラックスの煙は有害となる可能性があります。 最大許容濃度を遵守するには、一般排気または局所排気を使用してください。 有害物質仕事で。 相談する 技術的な案内はんだ付け材料に関する (MSDS) 許容レート MPC。

個人用保護具：
再ボールのプロセスで使用される化学物質は皮膚病変を引き起こす可能性があります。 洗浄、はんだ付け、またははんだ除去作業を行うときは、適切な保護具を使用してください。

鉛の危険性:
USEPA 発がん性物質評価グループは、鉛とその合金を催奇形性物質として分類し、それを使用する部品をクラス B-2 発がん性物質として分類しています。

静電気に弱いコンポーネントで作業する場合は、次のツールを使用して作業領域が静電気から保護されていることを確認してください。

• 指先。
• 導電性のワークマットまたはテーブルカバー。
• 接地されたかかとまたはリストストラップ。

コンポーネントの感受性

湿気の影響を受けやすい
プラスチック BGA パッケージは吸湿性があります。 チップの製造元は、各パッケージのコンポーネントの感受性のレベルを指定します。 感受性の各レベルには、それに関連する外部曝露の時間制限があります。 JEDEC 規格は、標準大気圧、摂氏 30 度、相対湿度 60% における外部暴露の時間制限を反映しています。 取扱説明書には湿度レベルの表も記載されています (以下の情報を参照)。

静電気の影響を受けやすい
PCB 上のコンポーネントの取り外し、再取り付け、再取り付けという一連の作業により、静電気によってコンポーネントが損傷する可能性が複数回発生します。 適切な保護具を使用するように努めてください
許容暴露時間を超えた場合、JEDEC 規格ではコンポーネントを乾燥することが要求されます。 標準の乾燥時間は 125 ℃で 24 時間です。乾燥後、コンポーネントは湿気の再浸透を防ぐために吸湿剤の入った袋に入れる必要があります。 このような乾燥により、コンポーネントはんだ付けプロセスに備えられます。

温度感受性
BGA コンポーネントは、次の場合に温度変化の影響を受けやすくなります。

• 温度が急激に変化すると、チップ自体の内部温度が不均一に分布するため、熱衝撃が発生します。 BGA チップの片面のみを急速に加熱すると、チップ基板に熱衝撃が生じる可能性があります。
• 高温: プラスチック BGA チップが最も思い出されます。 プリント基板。 基板は強化ガラスで構成されており、通常、Tg (ガラス転移温度) は約 230 ℃です。ガラス転移温度を超えると、熱膨張係数が増加し始め、内部の熱衝撃に悪影響を及ぼします。 チップ基板をこの温度以下に保つことが非常に重要です。
• 温度ムラ：ガン式はんだ付けシステムではなく、対流式オーブンの使用をお勧めします。 部品を効率的にはんだ付けするには、部品を均一に加熱するオーブンが必要です。 熱風低速で加熱すると、コンポーネントの不均一な加熱による熱衝撃の可能性が軽減されます。 ボールリードの層は、基板のコンタクトパッドを空気から隔離するのに役立ちます。 オーブンでの「浸漬」時間により、すべてのパッドがはんだで均一に濡れます。 温度プロファイルのリフロープロセスが完了すると、ボールの色は薄茶色になります。 ブロー温度が高いと、端子が濃い茶色または黒色に見える場合があります。
• BGA コンポーネントは 220 ℃ を超えないようにすることをお勧めします。

当たりやすさ
内部衝撃は、チップ構造内の温度勾配と応力の発生によって発生します。 熱衝撃は、両方の種類の衝撃が存在する場合でも、再ボールのプロセス中により顕著になります。 熱衝撃のリスクを最小限に抑えるために、プロセスの温度サイクルを注意深く監視してください。 チップショックを最小限に抑えるには、熱の均一性が重要です。

ボールリードを外す工程（デボル）

BGA コンポーネントからはんだ残留物を除去できるツールは数多くあります。 これらには、熱風バキュームツール、はんだ付けチップ、そして最も好ましくは低温ウェーブはんだ付け機 (220 ℃) が含まれます。 正しい使い方リボールを可能にします。

現在では、はんだごてや温度管理の優れたはんだ付けはそれほど珍しいものではなく、比較的安価であるため、ここではこて先付きはんだごてを使用したボール除去プロセスについて説明します。 デボールのプロセス全体を通じて自信を持ってください。 チップに潜在的に有害な機械的ストレスや熱的ストレスが多く含まれています。

道具と材料

• フラックス;
• はんだごて;
• イソプロピルワイプ (イソプロピルアルコール);
• 導電性マット。

• 顕微鏡;
• はんだ除去プロセス中に発生する煙の除去を容易にする抽出装置。
• 保護メガネ。
• はさみ。

準備

• はんだごてを予熱します。
• 指先に装着します。
• 各チップの汚れ、パッドの欠落、はんだ付け性を事前にチェックしてください。
• 安全メガネを着用してください。

注記：ボールを取り除く前に、コンポーネントを乾燥させて水分を除去することをお勧めします。

	ステップ 1 - チップにフラックスを塗布するチップをパッド面を上にして導電性マットの上に置きます。 フラックスが少なすぎるとデボールが困難になります。
図 3 BGA チップのパッドの傷	ステップ 2 - ボールの取り外しはんだ除去用編組とはんだごてを使用して、チップパッドからはんだボールを除去します。 フラックスの上に編組を置き、上からはんだごてで加熱します。 はんだごてが温まり、はんだボールが溶けるまで待ってから、チップの表面上で編組を動かします。 注意： はんだごてでチップを押し付けないでください。 圧力がかかりすぎると、チップが損傷したり、パッドに傷がついたりする可能性があります (図 3 を参照)。 達成のために 最高の結果、きれいな編組布でチップを拭きます。 再ボールプロセスを容易にするために、少量のはんだをパッド上に残す必要があります。
	ステップ 3 - チップのクリーニングすぐにイソプロピルアルコールに浸したティッシュでチップを拭きます。 チップを適時に洗浄すると、フラックス残留物の除去が容易になります。 袋からティッシュペーパーを取り出して広げます。 チップ表面を拭いてフラックスを除去します。 ワイプのよりきれいな領域に拭き取りながら、チップを徐々に移動します。 クリーニングするときは、必ずチップの反対側を持ってください。 チップの角を曲げないでください。 注記： BGA チップをティッシュの汚れた部分で掃除しないでください。 新しいチップごとに常に新しいワイプを使用してください。
図 4 きれいな BGA 表面 図5 BGA表面の汚染	ステップ 4 - 検証顕微鏡下で検査を行うことをお勧めします。 きれいなパッド、損傷したパッド、および除去されていないはんだボールがないか確認してください。 (図4、5参照) 注記： フラックスは腐食性があるため、チップがすぐに戻らない場合には追加の洗浄をお勧めします。
	ステップ 5 - 追加のクリーンアップチップの接触パッドに脱イオン水を塗布し、ブラシでこすります (通常の歯ブラシを使用できます)。 注記： 最良の結果を得るには、まずチップを一方向にブラシし、次にチップを 90 度回転して、反対方向にもブラシします。 次に、円を描くようにブラッシングします。
	ステップ 6 - フラッシングチップをよくブラッシングし、脱イオン水ですすいでください。 これは、チップから残っているフラックスを洗い流すのに役立ちます。 その後、チップを乾燥空気で乾燥させます。 表面を再確認します (ステップ 4)。 ボールを適用しないとチップがしばらく横たわる場合は、確認する必要があります。 表面がとてもきれいだということ。 チップを長時間水に浸すことは推奨されません。

ボールリードを付ける工程（リボール）

道具と材料

• ステンシルを修復します。
• ステンシルホルダー;
• フラックス;
• 脱イオン水;
• クリーニングトレイ。
• クリーニングブラシ。
• ピンセット;
• 耐酸性ブラシ。
• リフロー炉または熱風はんだ付けシステム。

• 顕微鏡;
• 指。

準備

• 始める前に、ステンシル ホルダーがきれいであることを確認してください。
• はんだリフロー装置の温度プロファイルを設定します。

	ステップ 1 - ステンシルの挿入ステンシルをホルダーに置きます。 ステンシルがしっかりとねじ込まれていることを確認してください。 ステンシルがリテーナー内で曲がったり凹んだりすると、回復プロセスが機能しなくなります。 これは、通常、ラッチの汚れ、またはステンシルに対するラッチの調整不良の結果です。
	ステップ 2 - チップにフラックスを塗布する注射器を使用して少量のフラックスをチップに塗布します。 注記：始める前に必ず確認してください。 チップの表面がきれいであること。
	ステップ 3 - チップ表面上の磁束分布ブラシを使用して、BGA チップのパッドの側面にフラックスを均等に広げます。 各パッドをフラックスの薄い層でコーティングしてみてください。 すべてのパッドがフラックスで覆われていることを確認してください。 フラックスの層は、厚い層よりも薄い方が効果的です。
	ステップ 4 - チップの挿入 BGA コンポーネントをフラックス側をステンシルに向けて固定具に配置します。
	ステップ 5 - コンポーネントの拘束コンポーネントを軽く押して、ステンシルとコンポーネントを治具にセットします。 コンポーネントがステンシルに対して平らに配置されていることを確認してください。
	ステップ 6 - リフローリテーナを熱対流オーブンまたは熱風リボールステーションに置き、リフローサイクルを開始して実行します。 いずれの場合も、使用する機器は、BGA チップ用に開発された熱プロファイルに合わせて構成する必要があります。
	ステップ 7 - クールダウンピンセットを使用して、オーブンまたはリボールステーションからリテーナーを取り外し、導電性トレイに置きます。 チップがリテイナーから取り外される前に、約数分間冷却してください。
	ステップ 8 - BGA チップの取り外しチップが冷めたら、リテイナーから取り外し、ボール面を上にしてクリーニング トレイに置きます。
	ステップ9 - 浸す BGA ステンシルに脱イオン水を塗布し、続行する前に約 30 秒待ちます。
	ステップ 10 - ステンシルの取り外し細いピンセットを使用して、チップからステンシルを取り外します。 角から始めて、徐々にステンシルを削除するのが最善です。 ステンシルは一度に取り外す必要があります。 剥がれない場合は、脱イオン水を追加し、さらに 15 ～ 30 秒待ってから続行します。
	ステップ 11 - 汚れの破片を除去するステンシルを剥がした後、小さな粒子や汚れの破片が残る可能性があります。 ピンセットで取り除きます。 ピンセットの一方の先端をコンポーネントのボールの間にそっとスライドさせ、もう一方の先端で粒子をつかみます。 注意： ピンセットの先端は鋭利なので、注意しないとチップ上のはんだマスクを傷つける可能性があります。
	ステップ 12 - クリーンアップチップからステンシルを取り外した直後に、脱イオン水で洗浄します。 少量の脱イオン水を塗布し、ブラシでチップをこすります。 注意： 機械的ストレスを避けるため、ブラッシング中はチップを支えてください。 注記： 最良の洗浄結果を得るには、まずブラシを一方向にこすり、次に 90 度回転して反対方向にこすります。 ブラシを円を描くように動かして洗浄プロセスを終了します。
	ステップ 13 - BGA チップのフラッシュチップを脱イオン水ですすぎます。 これは、前の洗浄ステップで残ったフラックスの小さな粒子や汚れを除去するのに役立ちます。 チップを自然乾燥させます。 ナプキンや布で拭かないでください。
図6 ブランクBGAボール 図 7. ボールの底部の腐食残留物	ステップ 14 - アプリケーションの品質を確認する顕微鏡を使用して、チップに汚れ、ビーズの欠落、またはフラックスの残留物がないか確認します。 再度クリーニングする必要がある場合は、手順 11 ～ 13 を繰り返します。 注意： このプロセスでは洗浄不要のフラックスを使用しないため、腐食やチップのさらなる破損を防ぐために慎重な洗浄が必要です。 注記： ステップ 9 ～ 13 は明確に実行されます。 他のいくつかのステップでは、スプレー洗浄を使用することもできます。

リテーナーの掃除

BGA の再ボールプロセス中に、固定剤はますます粘着性が増し、汚染されます。 米。 図８は、固定剤上の汚れの痕跡を示す。 ステンシルをリテーナー内に適切に配置するには、リテーナーからフラックス残留物を除去する必要があります。 以下に説明するプロセスは、柔軟なリテーナーと剛性のリテーナーの両方に有効です。 より効果的に洗浄するには、超音波洗浄を備えた浴槽を使用することをお勧めします。

道具と材料

• クリーニングトレイ。
• みがきます;
• カップ;
• 脱イオン水。

• 小さなカップまたは瓶。

	ステップ 1 - 浸す BGA ステンシル フィクサーを温かい脱イオン水に約 15 分間浸します。
	ステップ 2 - 脱イオン水による洗浄リテーナーを水から取り出し、ブラシでこすります。
	ステップ 3 - 固定剤を洗い流す固定液を脱イオン水ですすいでください。 自然乾燥させてください。

切りくずの乾燥

乾燥手順は、切りくずのリボール中に「ポップコーン」現象が発生しないようにするために非常に重要です。 湿気の存在をさらに一定期間排除するために、各リボール操作の前にチップを乾燥させることを強くお勧めします。

• 乾燥炉;
• 湿気や静電気から保護するパッケージ。
• 乾燥剤 (シリカゲルなど)。

準備

• 各チップの汚れ、パッドの欠落、はんだ付けの可能性を事前にチェックしてください。
• 作業スペースを準備して掃除します。

ステップ 1 - チップの湿度レベル

以下の表から必要なチップ水分レベルを選択し、BGA コンポーネントの乾燥に必要な時間を決定します。 BGA メーカーは、チップの湿度に対する感受性のレベルを指定する必要があります。 チップが環境にさらされる時間を知る必要もあります。 暴露時間がチップ感受性レベルの 2 ～ 5 倍を超える場合は、125°C で 24 時間の乾燥が必要です。

注記：
チップが外部大気にさらされる時間がわからない場合は、その時間を超えたと考えるのが最善です。

湿度/リフロー温度に対する表面実装コンポーネントは、IPC/JEDEC J-STD 033A に記載されています。

注意：
BGA コンポーネントは、融点が 135 ℃ 未満の材料で作られたプラスチック トレイで絶対に乾燥させないでください。さらに、最大動作温度が明確に表示されていないトレイは使用しないでください。
乾燥プロセス中にはんだボールが金属表面に触れないようにしてください。

ステップ 2 - 乾燥

湿度に応じてオーブンの温度と時間を設定してください。 オーブンが必要な温度に達したら、BGA コンポーネントをオーブンに置きます。

ステップ 3 - ドライパッキング

乾燥が完了したら、コンポーネントを防湿袋に入れ、静電気から保護し、新しい乾燥剤とともに入れます。 乾燥剤は、保管中や輸送中にコンポーネントを乾燥した状態に保つのに役立ちます。

感湿率表

リテーナーのセッティング

ほとんどの場合に使用される最適なラッチは、事前調整が不要な固定ラッチです。 もちろん、すべてのタイプの BGA に固定ラッチがあるわけではありません。 これは、柔軟な調整可能なクランプの活躍分野です。 可動クランプは、5mm ～ 57mm の任意のタイプおよび任意のサイズの BGA コンポーネント、および長方形のコンポーネントに設定できます。

図10 直角度が失われたラッチ	ステップ1-可動ラッチの調整すべての端のネジを緩めると、保持部品が自由に移動できるようになりますが、保持部品間の直角は維持されます。 注記：ネジを緩めすぎないでください。 ネジを緩めすぎるとロックを直角に保つことが困難になります（図10参照）。
図11 チップ実装段差位置	ステップ 2 - 必要なリテーナーのサイズを決定するチップがしっかりと固定されるようにリテーナを調整し、ネジを締めます。 図 11 では、矢印はラッチの段差の位置を示しています。 リテーナ内のチップはこれらのステップに「置かれ」ますが、リテーナの設定により、必要に応じてリテーナからチップを簡単に取り外せるようになります。
図12 固定時のステンシルの曲がり	ステップ 3 - BGA ステンシルの適合性を確認する最後のステップは、チップがステンシルとともにリテーナーに取り付けられていることを確認し、リテーナーのフィット感を確認し、必要に応じて調整することです。 注意：固定後にステンシルが曲がったり曲がったりしないようにしてください。 (例図12)。 ステンシルが曲がらずにリテーナーに収まらない場合は、リテーナーを再調整してください。 注記： 図 11 は、ステンシルの曲線をわかりやすく示すために、チップ上部のステンシルを示しています。 実際、インストールプロセス中、チップはステンシルの上にある必要があります。

リフロー温度プロファイル

すべてのはんだ付けプロセスと同様に、温度プロファイルはプロセスを成功させるための重要な要素です。 BGA チップをリボールするプロセスは非常にシンプルで再現可能ですが、熱風リフロー装置の温度プロファイルを設定するにはさらに時間がかかります。

各 BGA チップには独自の温度プロファイルが必要な場合があります。 以下に示す基本プロファイルから始めて、BGA 材料タイプ、BGA チップ質量、チップ サイズを調整すると、許容可能な結果が得られるはずです。

プロファイル設定はコンポーネントの測定温度に基づいていることに注意してください。 通常、炉自体の温度はそれとは異なります。

注意：コンポーネントを 220 ℃ 以上に加熱しないでください。 失敗する可能性があります。

以下を備えた熱風装置。

• 時間制御された加熱サイクル。
• 加熱温度範囲20～240℃。
• 循環送風機。

キーポイント：

• 温度曲線の傾き (温度上昇) は約 1 ℃/秒です。
• 温度のピークは 200℃ ～ 210℃ である必要があります。
• 45〜75秒での液相線（183℃）の存在。
• コンポーネントやヒートシンクが大きい場合は、より長い加熱サイクルが必要になります。

部品の温度測定

動作温度プロファイルを作成するには、熱電対をコンポーネントのさまざまな領域に配置し、その読み取り値を特別なソフトウェアを使用して監視します。これにより、最適なコンポーネントのリフロー プロファイルを見つけることができます。 この読み取り方法により、均一な加熱読み取り値が得られ、テスト対象のコンポーネントへの熱衝撃が最小限に抑えられます。

コンポーネントの周囲の空気の流れにより、コンポーネントが加熱されます。 コンポーネントの加熱が不均一になると、その組成内に温度勾配 (温度降下) が発生します。 温度勾配が大きいと熱衝撃が発生し、コンポーネントが損傷する可能性があります。

よくある質問

Q - コンポーネントが十分にきれいかどうかはどうすればわかりますか?
A - コンポーネントが十分に純粋であるかどうかを確認する最良の方法は、イオノグラフまたはその他の同様の機器を使用してイオン汚染を検出することです。

Q - リボールプロセス後のリードボールはどのように見えるべきですか?
A - リフロー後、BGA コンポーネントのボールは球形で滑らかになるはずです。 オレンジの皮のような表面構造は、リフロー時間が長すぎる、リフロー温度が高すぎる、または冷却プロセスが遅すぎることを示しています。

Q - コンポーネントを取り外すときにステンシルがコンポーネントにくっついてしまいます。
A - より多くの水を適用し、ステンシルをより長く浸します。 これは通常役に立ちます。 水温を上げることもプラスの効果をもたらします。 このような問題の発生は通常、リフロー サイクルが熱すぎるか長すぎることを示しています。

B - ボールの 1 つがパッドにくっついていませんでした。 私に何ができる？
A - フラックスと温度プロファイリングの使用は、多くの場合、これらのボール接触の問題の原因となります。 少量のフラックスをコンタクトパッド上に置き、その上のフラックスの上に別のボールを置き、それを溶かします。 これにより、最初にはんだ付けされなかったボールを固定することができます。 ボールが多すぎる場合は、チップのボールを除去し、ボール化プロセスを繰り返します。

B - 数サイクル使用すると、ステンシルがリテイナーに明確に固定されなくなります。 何が間違っているのでしょうか?
A - フラックスがリテーナーの内側に蓄積し、ステンシル接着の問題を引き起こす可能性があります。 前述のようにリテイナーを清掃します。