BGA devrelerindeki lehim toplarını değiştirmek olan reballing işlemi hakkında bilmeniz gereken her şeyi bu yazımızda bulabilirsiniz.
Daha önceki BGA yazımızda günümüz teknolojisinin vazgeçilmezi haline gelen Ball Grid Array devrelerinden bahsetmiştik. BGA ile monte edilmiş yongalarda ısınma ve gerilmeyle bağlantı kopması yaşanabiliyor. Oluşan temassızlık sorununu çözmek için yonganın sökülmesi ve temas noktasındaki lehim toplarının yeniden konulmasının ardından ısı ile anakarta geri monte edilmesi gerekiyor. Bu işleme reballing deniliyor.
Reballing Tam Olarak Nedir?
Mühendisler BGA devrelerini, çip ile kart üzerinde çizili devreler arasında tam teması sağlayacak şekilde tasarlarlar. Isınma, gerilme gibi sebeplerden dolayı zaman içinde lehim toplarının oluşturduğu bağlantılar kopar ve BGA yongalarının çalışmasını sürdürmek için bunların yenilenmesi gerekir. Reballing işlemi sırasında eskiyen tüm lehim topları çıkarılır ve bunlar yenileri ile değiştirilir.
Reballing işlemi genellikle bilgisayarların, dizüstülerin ve oyun konsollarının ana kartları üzerinde yapılır. Sorun yaratan parça ise genellikle ekran kartının çipidir. Bu çip üzerindeki lehimlenmiş bağlantılar zaman içinde bozulur ve çoğu durumda tamir edilmesi gerekir.
Bozulmuş lehim bağlantıları karşımıza çeşitli sorunlarla birlikte çıkar. Bazen oyun oynarken ya da bir video görüntülerken bilgisayarın ekranı aniden siyaha döner ve boş ekran dışında hiçbir şey gelmez. Bilgisayarınızın yanı sıra oyun konsolunda da benzer bir sorunla karşılaşabilirsiniz.
Ekranın tümünde oluşan dikey – yatay çizgiler ya da noktalar da bozulmuş lehim bağlantılarından kaynaklanabilir. Hatta bazen bu yüzden sisteminiz başlatılamaz.
BGA Çipleri Neden Reballing İşlemine İhtiyaç Duyar?
BGA çiplerinin reballing işlemine ihtiyaç duymasının dört temel sebebi vardır.
- Aşırı ya da uzun kullanım sürecinin ardından çip ile devre kartı arasındaki lehim bağlantıları gevşer.
- BGA çipleri hatalı olabilir ve yenisi ile değiştirilmesi gerekir.
- Bazen devre kartını barındıran anakartın BGA çip yükseltmesine ihtiyacı vardır.
- Isınma sonucu lehim topları da bundan etkilenir ve gevşeyerek oynar. Bazı durumlarda lehim köprüsü oluşmasına da sebep olan bu durum, parçaların bozulmasına neden olur.
Gerekli Malzemeler
İlk olarak reballing işleminin göründüğü kadar kolay olmadığını ve birçok araca, malzemeye ihtiyaç duyulduğunu belirtmek gerekir. İhtiyaç duyulan bu ekipmanlar ise genel olarak ucuz değildir. Bu yüzden evinde bu işi yapanların sayısı oldukça azdır.
İnternet üzerinden satın alabileceğiniz BGA kitine ve BGA Rework makinesine ihtiyacınız var. Bu araçlar reballing işlemi için elzemdir.
İşlem için gerekli tüm malzemeleri ve ne işe yaradıklarının listesini aşağıda bulabilirsiniz.
- Havya – Lehimleme işlemi için kullanılan el aletidir. Lehim metalini eritecek ısıyı sağlayan ekipmandır. Eriyen lehim devre kartı ve elektronik bileşenler arasındaki bozulmuş bağlantılara doğru akar. Havya, ısınan metal bir başlık ve tutmak için iletken olmayan madde ile kaplanmış uçtan oluşur.
- Lehim Pastası – Lehim pastası üreticiler tarafından sıklıkla kullanılır. Montajlanmış bir alandaki elektronik bileşenlerin ya da lehim toplarının bütünleşmesini sağlar. Ayrıca metal oksitlerin oluşumunu önler.
- Lehim Sökme Fitili – Lehim sökme fitili, bir lehim bağlantısında bulunan tüm lehimi üzerindeki metal bileşene emdirerek ortadan kaldırır.
- BGA Çip Kabı – Reballing yapılacak çipi sabit tutmak için yapılmış kaplardır.
- BGA Çip Kalıp Seti (Stencil) – Çip kalıbı, üzerinde lehim topları için birçok yuva bulunan bir metal tabakadır. Yüksek kaliteli çelikten yapılır ve sıcak hava tabancası ya da BGA makinesi ile doğrudan ısıtılarak lehim toplarının etkili ve hızlı şekilde oturmasını sağlar.
- Lehim Topları – Lehim toplarının temel görevi çip paketi ile devre kartı arasındaki bağlantıyı sağlamaktır.
- BGA Rework Makinesi – BGA çiplerini yerleştirmek ya da yerinden sökmek için gerekli olan ısıyı sağlayan makinedir.
Reballing Süreci
Bu yazıda örnek olarak, PS3 grafik çipi reballing işlemi anlatılacaktır. İşlem hakkında fikir edinmeniz amaçlanmıştır. Uzun ve zorlu işlemlerden oluşan reballing işini mümkünse profesyonel bir mühendisten yardım alarak yapmanızı tavsiye ederiz.
İlk olarak sistemi ya da konsolu sökmek gerekiyor. Anakartı da sistemin kasasından ayırmanız gerekiyor. Cihazı nasıl sökeceğinizi bilmiyorsanız, YouTube üzerinde cihaz için bir video bulmanız genellikle mümkündür.
Daha sonra anakart üzerinde bulunan grafik çipinin metal ısı tabakasını sökmeniz gerekiyor. İnce bir bıçak kullanarak çipin yüzeyinden bu tabakayı dikkatlice ayırabilirsiniz. Eğer bu sırada sorunla karşılaşırsanız, ısı tabancası kullanarak bu tabakanın üst kısmını ısıtıp, yeterli ısınma sağlandıktan sonra bıçakla tekrar deneyebilirsiniz.
Metal ısı tabakasını kaldırdıktan sonra %90 saf izopropil alkol ile video çipinin yüzeyini temizlemeniz gerekiyor. Kulak temizleme çubuğu kullanarak bu işlemi kolaylıkla yapabilirsiniz.
Ardından grafik çipinin her köşesini sıvı lehim pastası ile kaplamalısınız. Lehimlerin sökülmesi sırasında bu size yardımcı olacaktır.
Alüminyum folyo kullanarak anakartın grafik çipi dışında kalan parçalarını kaplamanız gerekiyor.
Isı sensörü telini grafik çipinin bir kenarına bitiştirin. Böylelikle çipin sıcaklık durumunu takip edebileceksiniz.
Anakartı, BGA Rework makinesine yerleştirin ve doğru yerleşimi sağlamak için tutma panellerini sıkılaştırın.
Reballing işlemini gerçekleştireceğiniz aşamaya geldik. Bu adımda çipi ısıtıcı ile kaplamanız ve makine sıcaklığını işlem süresine göre ayarlamanız gerekiyor. Örneğin PS3 grafik çipi için 1 dakikalık orta düzeyde bir sıcaklık ayarlayıp, daha sonraki 1 dakika için sıcaklığı aniden 250 dereceye yükseltebilirsiniz. Bunun ardından lehimin eridiğini ve çip tutucusu yardımıyla çipin kolaylıkla çıktığını göreceksiniz. Eğer çip çıkmıyorsa daha fazla ısı vererek çıkmasını sağlayabilirsiniz.
Çipi söktükten sonra BGA yüzeyine biraz lehim pastası sürmeniz gerekiyor. Havya yardımıyla devre kartının yüzeyinde kalan lehimi temizleyebilirsiniz. Hayvayı biraz ısıtın ve devre kartının üzerinde gezdirin.
Bir parça lehim sökme fitili kesin ve devre kartının yüzeyine koyun. Ardından lehim sökme fitilini hayvayı kullanarak çip üzerinde gezdirin. Kalan lehimin sökme fitili üzerinde toplandığını ve yüzeyin temizlendiğini göreceksiniz.
Tüm bunlardan sonra çipi, çip kabına oturtmanız ve tüm temizleme işlemini çip için de yapmanız gerekiyor. Çipi yerleştirdikten biraz lehim pastası koyun ve havya yardımıyla çip üzerine yayın. Bir süre geçtikten sonra da bir parça lehim sökme fitilini çip üzerinde havya yardımıyla gezdirin. Çip temiz gözükür duruma gelecek.
Ardından bir parça lehim pastasını parmağınızın yardımıyla çipin üzerine koyun ancak taşırmamaya ya da fazla pasta koymamaya dikkat edin. Bunu yapmak reballing işlemini yaparken çipin lehim toplarıyla daha iyi birleşmesini sağlayacaktır.
Ardından orta ve üst kapağı koyun ve tüm vidaları sıkarak kabın olması gerektiği gibi bir araya gelmesini sağlayın.
Daha sonra lehim toplarını metal tabakanın yüzeyine koyun. Bu işlemi yaparken toplar kendiliğinden küçük boşluklara dolacak ve kısa süre içinde boşluk kalmayacak. Nazikçe kabı sallayarak kalan boşlukların dolmasını sağlayabilirsiniz. Lehim topları farklı boyutlarda satışa sunuluyor. İhtiyacınız olan boyutta lehim topları aldığınızdan emin olmalısınız.
Tüm boşlukları başarılı şekilde doldurduktan sonra kabın vidalarını dikkatlice çıkarmalı ve üst tutucu kısmı nazikçe sökmelisiniz. Nazik olmazsanız lehim toplarının konumlarını bozarsınız.
Isı tabancası yardımıyla çipi ısıtmaya başlayın. Ancak öncesinde ısı tabancasının düşük hava basıncı ayarında olduğundan emin olun. Yoksa lehim topları çipin üzerinden uçacaktır.
Ardından birkaç damla sıvı lehim pastasını anakart üzerinde çipin geleceği yere dökün ve parmağınızı kullanarak nazikçe yayın. Sonra çipi doğru konumunda olacak şekilde anakarta geri yerleştirin. Her zaman size yön gösterecek ve hangi yönde çipi yerleştirmeniz gerektiğini anlamanızı sağlayacak bir işaret mevcuttur. Bu işareti eşleştirmek, doğru yerleşim için yeterlidir.
Ardından çipi tekrar ısıtmanız gerekecek. Daha önce çipi sökerken yaptığınız ısıtma düzenine benzer şekilde işlemi tekrar gerçekleştireceksiniz. Ön ısıtma aşaması için saniyede yaklaşık 2 derece artacak şekilde 60 saniyede sıcaklığın 100 dereceye ulaşmasını sağlayın. Daha sonra sıcaklığın her 2 saniyede 1 derece yükselmesini sağlayarak, 120 saniye içinde 150-165 dereceye ulaşmasını sağlayın. En son aşamada ise sıcaklığın 235-265 derece aralığına çıkmasını sağlayın ve sıcaklığı bu düzeyde 20 saniye tutun.
Her şeyi tamamladıktan sonra çipin üzerine metal ısı tabakasını geri yerleştirin ve cihazınızın doğru çalışıp çalışmadığını tespit edin. Eğer cihazınız çalışmıyorsa bir adımda hata yapmışsınız demektir. Ya da çipiniz gerçekten ömrünü tamamlamıştır.
