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Problema posizionamento termocoppie sotto BGA (1 in linea) (1) Ospite
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Discussione: Problema posizionamento termocoppie sotto BGA
#12677
Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 2  
Salve a tutti, ho acquistato delle termocoppie OMEGA tipo K da 40 AWG rivestite in teflon ma ho problemi nel posizionamento sotto i BGA. Ho acquistatto una stazione di rilavorazione ad aria calda per la riparazione dei notebook e vorrei costruire i vali profili di temperatura con l'aiuto delle termocoppie e di un datalogger a 8 uscite che uso come profilatore.
Le termocoppie sono le più piccole che ho tovato ma il problema è che non entrano sotto i bga (ho verificato con i bga già saldati).
L'unico modo per farle entrare è quello di rimuovere il rivestimento in teflon (cosa abbastanza complicata viste le dimensioni) ma a quel punto i due fili della termocoppia starebbero in contatto tra di loro e anche con le sfere di stagno.
Vorrei qualche consiglio pratico su come posizionare le termocoppie per effettuare una misurazione affidabile.
Grazie.
pippo80 (Utente)
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#12678
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 290  
Ciao Pippo,

immagino che hai già dato uno sguardo qui sul forum, se ancora non lo ha fatto cerca che troverai qualche speunto sull'argomento.

comunque leggiti bene questo documento di Intel che dà ampia spiegazione per come profilare un BGA in fase di Rework.

www.intel.com.br/content/dam/www/public/...pter-09-databook.pdf

49 AWG è sin troppo sottile, ma se devi aver a che fare con balls sottili, ball ta pitch stretti, devi stare su tali dimensioni da 36-40 AWG.

Non rimuovere l'isolamento altrimenti basta poco (un microsfetetta di pochi micron diametro) per dare origine a un crto e vanificare quindi le letture, qui si parla di pochi millivolts, basta perderne alcuni per fare errori di decine o centinaia di gradi °C sulla lettura..

Se disponi di mother board con BGA da buttare, fai esperimenti, ma forando da sotto il PCB. La reale misura della temperatura la si effettua inserendo la TC (dal di sotto) nella ball del BGA.

Comunque , per una perfetto profiling, ed in base al size del BGA, occorrono almeno 3 punti di misura.....

segui un pò le istruzioni INTEL e fai un pò di prove, tant adesso siamo in ferie e del tempo per fare esperimenti ne abbiamo

Buon lavoro.


..........MdL
MdL (Utente)
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#12679
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 290  
Vecchio post che mostra in parte come rilevare la temperatura su un BGA. Giusto per avere un'idea di dove andrebbero piazzate le TC su un BGA.


www.elettronicaperpassione.it/index.php/...r-allegare-foto.html


L'deale è riuscire ad ottenere un delta temperatura tra ball esterne e centrale il più basso possibile. Altrimenti si potrebbe incappare in problematiche di warpage-bending (imbarcatura) del package.


........MdL
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#12680
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 2  
MDL, grazie mille per la risposta....ho già letto i vecchi post sul forum ed ho visto i punti dove posizionare le termocoppie.... il problema è che la maggior parte dei bga che devo rilavorare sono mcm e hanno balls sottili, se posiziono le termocoppie sotto il componente prima di saldarlo, queste fanno spessore quando il chip va giù.
Come consigliato da te ed illustrato nel documento dell' intel, effettuo le misurazioni forando il pcb di schede madri rotte.
Secondo te, è possibile creare un profilo medio solo in base alla dimensione dell' mcm da saldare?
pippo80 (Utente)
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Ultima modifica: 12/08/2013 01:21 Da pippo80.
 
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#12681
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 2  
Vorrei porti anche un altro quesito.
La macchina che uso per il rework è ad aria calda, ha un preriscaldatore ir e, in corrispondenza dell'ugello del top, ha nella parte inferiore una altro ugello.

usreworkstations.com/products/zhuomao-zm-r5830


Escludendo le resine epossidiche (per poter recuperare integre le termocppie, visto il calibro), conviene il nastro d'alluminio con il kapton sui bordi oppure solo il kapton? (tenendo presente il getto d'aria calda inferiore).
pippo80 (Utente)
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#12682
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 290  
pippo80 ha scritto:
Come consigliato da te ed illustrato nel documento dell' intel, effettuo le misurazioni forando il pcb di schede madri rotte.
Secondo te, è possibile creare un profilo medio solo in base alla dimensione dell' mcm da saldare?


Ciao Pippo,

molto bene,..se ha già letto i vecchi post, cosi meglio ci intendiamo....

Supponendo inoltre che staimo arlando di saldatura Lead Free, e così ?


Se trattasi di MCM, come sai sono di dieverso tipo e diemenzsioni.

Per tipo si intende ball pitch, e quanti chips per modulo, inoltre se le balls sono full matrix oppure poste solo sulla periferia su tre quattro file, staggered, ecc.
Lo stesso vale per le dimensioni, a volte però abbiamo a che fare con MCM aventi un laminato da 4 o 6 layers, aggiungiamo anche che il laminato può essere costituito da FR4 oppure BT (maggiore Tg), ecc.
Niente di particolare ma tutti elementi che sono sensibili alla temperatura acui vengono sottoposti in fase di Reflow, Rework, ecc.

Tolto il preambolo, possiamo dire che se tu riesci a realizzare un profilo di RWK affidabile di un MCM montato su scheda da rottamare, in linea di massima e con buona certezza quel profilo lo puoi replicare su un'altra scheda simile che monta lo stesso size di MCM.

Tieni presente però alcuni elementi da considerare quando devi definire il profilo equivalente e cioè:

- tipo di MCM (Size, numero di Chip per Modulo, Numero dei Layers, ball Lead Free o SnPb, ecc) pesare il MCM a volte sintetizza un pò il tutto.

- quanti sono i Layers sottostanti il MCM

- la ubicazione del MCM sul layout del PCB, cioè se isolato dal resto della massa componenti oppure se nelle vicinanze degli altri moduli o componenti pesanti magari muniti di ampi dissipatori in grado di assorbire molta della energia termica che invece dovrebbe investire correttamente il modulo (MCM/BGA) da rimuovere.

- a volte, è utile rapportare il modello di MCM accoppiato al rispettivo profilo equivalente, con il peso totale della scheda da riparare.

- tieni sempre presente (registrata) la Temperatura Ambiente di dove stai operando quando profili e fai RWK.

Non so se disponi di profilatore a più ingressi, quello sarebbe l'ideale, ma nel caso tu usassi un unico strumento (°C display singolo ingresso ), ritengo che se sei veloce nello scollegare e ricollegare gli spinotti delle TC e scrivi (prendi nota) velocemente i valori rilevati, un discreto profilo lo puoi realizzare.


.....................MdL
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#12683
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 290  
pippo80 ha scritto:
Escludendo le resine epossidiche (per poter recuperare integre le termocppie, visto il calibro), conviene il nastro d'alluminio con il kapton sui bordi oppure solo il kapton? (tenendo presente il getto d'aria calda inferiore).

la seguente standard, indica il tape di Alluminio quale metodo più efficace per fissare le TC

La IPC-7530 Guidelines for Temperature Profiling for Mass Soldering Processes (Reflow & Wave Soldering)

7.9.4 Aluminum Tape Aluminum tape provides a securely connected thermocouple with good thermal conductivity, is non-destructive and leaves no scars or residuals.
Using aluminum tape reduces the amount of effort and expense required to obtain an accurate thermal profile and this method of thermocouple attachment has been found to be reliable and repeatable.


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#12684
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 2  
Grazie ancora per le risposte.... sei stato molto chiaro e dettagliato solo che le mie conoscenze non si spingono così tanto da identificare alcune caratteristiche del mcm.
Comunque, la mia intenzione è quella di risaldare il componente con sfere al piombo, in modo da rende i giunti meno "fragili" rispetto al lead free ed operare a temperature più basse. Gli mcm che devo saldare sono per la maggior parte processori grafici nvida, ati, intel e quindi, correggimi se sbaglio, dovrebbero essere per la maggior parte a singolo chip. Ritieni quindi che pesando il bga posso sintetizzare le varie caratteristiche?
Dopo aver calcolato il profilo, ed operando su schede da riparare, secondo te dove conviene posizionare le termocoppie per monitorare le temperature durante le varie rilavorazioni e fare un verifica del corretto andamento del porcesso?
Posizionando ad esempio una termocoppia nella parte inferiore del pcb, in corrispondenza del mcm, una sopra il pcb a fianco del chip ed una al bordo del mcm può andar bene?
Fissare termocoppie sul bga (al cento o sul bordo) con del nasto di alluminio o kapton, durante la rilavorazione ne altera il processo?
Come profilatore uso un datalogger a 8 canali e possiedo 5 termocoppie da 40AWG omega e i profili vengono monitorati e registrati in tempo reale sul pc.
A dire il vero sono intenzionato a comprarne altre 5 di dimensioni maggiori per le misure sul pcb o sopra il bga...quelle da 40 sono piccolissime e rischio di romperle quando devo staccare il nastro......inoltre potrebbero anche non toccare il componente se il nastro non è perfettamente aderente.
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#12685
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 290  
pippo80 ha scritto:

Grazie ancora per le risposte.... sei stato molto chiaro e dettagliato solo che le mie conoscenze non si spingono così tanto da identificare alcune caratteristiche del mcm.

dimensioni :lunghezza x larghezza, numero di ball, passo dellle balls, balls su tutta la matrice inferiore del MCM, oppure due o tre file di balls perimetrali o magari una zona centrale popolata da bals sempre nella zona inferiore del MCM (Bottom Side) ecc, semplici riferimenti geometrici, niente di particolare... e peso.


Comunque, la mia intenzione è quella di risaldare il componente con sfere al piombo, in modo da rende i giunti meno "fragili" rispetto al lead free ed operare a temperature più basse.


Molto bene, l'alta temperatura è sempre un male sia per i BGA che per il PCB


Gli mcm che devo saldare sono per la maggior parte processori grafici nvida, ati, intel e quindi, correggimi se sbaglio, dovrebbero essere per la maggior parte a singolo chip. Ritieni quindi che pesando il bga posso sintetizzare le varie caratteristiche?


Si, Il peso è un pò la sintesi della "massa" da scaldare. attenzione però a considerare anche la dimensione, mi spiego meglio, se hai a che fare con un modulo da 44mmx44mm e pesa quanto uno da 32mm x32 mm, devi fare un pò di attenzione per non avere troppa differenza di temperatura tra punto centrale ed estremo periferico, altrmenti, come dicevo, il rischio è quello di ottenere warpaging (sverglamenti con rischio di corti o di solder ball non saldate "head on pillow", ecc.


Dopo aver calcolato il profilo, ed operando su schede da riparare, secondo te dove conviene posizionare le termocoppie per monitorare le temperature durante le varie rilavorazioni e fare un verifica del corretto andamento del porcesso?
Posizionando ad esempio una termocoppia nella parte inferiore del pcb, in corrispondenza del mcm, una sopra il pcb a fianco del chip ed una al bordo del mcm può andar bene?.


Direi di si, metterei una TC in zona centrale (sul chip, il più vicino possibile al centro del MCM) e un'altra vicina appoggiando la punta il più possibile vicino a una ball perimetrale, quella che magari hai forato e introdotto la TC durante i trials su scheda da rottamare. Più o meno dovresti misurare gli stessi valori di temperatura sia di Trial che di RWK.

L'importante è non rilvere valori proppo lontani tra loro (sia in min che max) dal punto di reflow delle balls SnPb (63/37 immagino) che fonde a 183 °C. Quindi portare la temperatura (misurata) sulle balls SnPb ad almeno 210-220°C (dipende anche dal diametro delle balls). Come noto, le balls centrali del MCM raggiungono una tempertura leggeremente inferiore a quella delle balls perimetrali. Quindi potrebbe essere che per raggiungere 210 °C centralmente, sulle balls perimetrali potresti raggiungere anche > 220 °C. L'ideale sarebbe, impostare un profilo che determini una differenza tra esterno e centrale, di non oltre 5-7 °C se il MCM è di size 40 mm x 40 mm e oltre. Minore il delta T migliore è la stabilità del laminato durante il reflow (nel caso di RWK: local Reflow)


Fissare termocoppie sul bga (al cento o sul bordo) con del nasto di alluminio o kapton, durante la rilavorazione ne altera il processo?
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L'importante è che le temperature sperimentate durante i Trials, vengano riprodotte (misurate) in maniera più fedele possibile durante il Rework.


A dire il vero sono intenzionato a comprarne altre 5 di dimensioni maggiori per le misure sul pcb o sopra il bga...quelle da 40 sono piccolissime e rischio di romperle quando devo staccare il nastro......inoltre potrebbero anche non toccare il componente se il nastro non è perfettamente aderente.


Dovresti usare le TC da 40 AWG solo per rilevare temperature in luoghi stretti o entro i fori praticati nell balls, ma poi quando devi solo appoggiare le TC (fissate con Aluminum Tape o Kapton Tape), potresti tranquillamente usare AWG-36 o AWG-34

Spero di non averti confuso, comunque leggi con calma e metti in pratica pian piano quanto riesci a realizzare.


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Ultima modifica: 12/08/2013 15:53 Da MdL.
 
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#12686
Re:Problema posizionamento termocoppie sotto BGA 5 anni, 2 mesi fa Karma: 2  
Non mi hai confuso, anzi mi hai chiarito parecchi dubbi.
Ti chiedo qualche altra cosina .....grazie per la tua disponibilità.

Se fisso la termocoppia sopra il bga, con del nastro di alluminio e del kapton, durante il rework su schede da riparare, non schermo in parte il calore proveniente dal nozzle della macchina ottenendo quindi una non corrispondenza con il profilo creato in fase di test?

E' importante lo spessore del nastro di alluminio? Possiedo del nastro di alluminio classico preso al ferramenta, è abbastanza spesso, va bene oppure è meglio usare del nastro sottilissimo?

Per gli mcm dovrei posizionare la termocoppia proprio sopra il die o sul bordo di questo?

Dopo la pulizia dei pad sulla scheda madre effettuo un passaggio con dello stagno al pb (e successsiva pulizia con treccia ed altro)...le balls sono 63/37, il filo di stagno è 60/40, va bene uguale?

Il foro sul pcb lo farò dalla parte superiore, dove ci stanno i pad in modo da centrarne uno (dal lato inferiore è un 'impresa centrarlo)......i pad di dimensioni piccole avranno quasi sicuramente un diametro pari o inferiore a quello del foro quindi salteranno completamente.....in pratica al posto del pad ci sarà il foro....questo ha influenza o comunque la misura della termocoppia a contatto con la ball sarà corretta?

Forse sono domande un pò sciocche ma vorrei fare le cose nel migliore modo possibile anche perchè la rilavorazione dei bga è estremamente complessa ed i fattori che entrano in gioco sono numerosi.
pippo80 (Utente)
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