LABORATORIUM MONTAŻU ELEKTRONICZNEGO

Transkrypt

1 Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział EAIiE Katedra Elektroniki Specjalizacja: Sensory i Mikrosystemy LABORATORIUM MONTAŻU ELEKTRONICZNEGO Temat ćwiczenia: Montaż końcowy, uruchamianie i testowanie układu próbnika stanów logicznych. Nr ćwiczenia: 3 Testowanie zmontowanej płytki z układami dummy components, prace naprawcze (rework) r.

2 Wstęp Podczas ćwiczenia wykonywany jest montaż końcowy układu próbnika logicznego zmontowanego w trakcie poprzednich zajęć, układ jest uruchamiany i testowany. Dodatkowo, sprawdzana jest poprawność montażu automatycznego układów dummy components na płytce testowej oraz w razie potrzeby przeprowadzane są proste prace naprawcze (rework). 1. Zadania do wykonania Montaż końcowy układu próbnika logicznego Na poprzednich zajęciach laboratorium (ćwiczenie 2) przeprowadzono montaż automatyczny układu próbnika stanów logicznych na układarce Pick&Place firmy Quadra. Zamontowano jeden z układów scalonych próbnika, rezystory oraz część kondensatorów. Należy: 1. Zmontować do końca płytkę próbnika stanów logicznych dolutować ręcznie, korzystając np. ze stacji lutująco-rozlutowującej firmy Xytronic brakujące elementy: układ scalony, 8 diod oraz kondensator. Na jednym końcu próbnika dolutować igłę (ostrze pomiarowe), po przeciwnej stronie doprowadzenia napięcia zasilającego (drut w izolacji) oraz piny złącza służącego do konfiguracji trybu pracy. 2. Znaleźć i zlikwidować zwarcie na płytce między masą a zasilaniem. 3. Uruchomić i sprawdzić działanie układu. 4. Umieścić układ w plastikowej obudowie ochronnej (opcja). Schemat układu oraz wygląd płytki drukowanej próbnika zamieszczono w dodatku A. Sprawdzanie montażu układów płytki testowej Podczas ćwiczenia nr 2, montowano metodą lutowania rozpływowego na specjalnej płytce testowej (firma Pb-technik) dedykowane do niej układy SMD w obudowach BGA225 oraz QFP256. Układy te (dummy components) są specjalnie projektowane w celu nauki montażu i dzięki umieszczeniu wewnątrz odpowiednich połączeń (tzw. daisy chain) pozwalają na ich poźniejsze sprawdzenie. Każdy z układów posiada jedną lub więcej par punktów testowych do pomiaru rezystancji między nimi. Wartości rezystancji mogą świadczyć o poprawnym montażu lub o przerwie w połączeniu. Wykaz elementów do montażu na płytce testowej zawiera tabela 1 umieszczona w dodatku B. Mieszczą się tam również karty katalogowe obydwu zamontowanych na płycie testowej elementów. 1. W ćwiczeniu należy sprawdzić omomierzem (np. multimetr uniwersalny) rezystancję dla: - układu w obudowie BGA225 (1 para punktów testowych) - układu w obudowie QFP 256 (4 pary punktów testowych) Wartości rezystancji zanotować, wyciągnąć wnioski.

3 2. W przypadku wystąpienia przerwy, świadczącej o braku połączenia wzdłuż danej ścieżki testowej, można spróbować przeprowadzić prace naprawcze (rework) wadliwie lutowanego elementu. Jeśli błędy wystąpiły dla układu QFP256 zaleca się obejrzenie jego połączeń pod mikroskopem. Jeśli wada polega na przesunięciu układu względem pól lutowniczych, może stać się konieczne jego wylutowanie i powtórny montaż. Jeśli układ jest dobrze wypozycjonowany i mimo to występuje przerwa, można podgrzać odpowiednie doprowadzenia i ponownie sprawdzić rezystancję. W przypadku błędów w montażu układu BGA225, nie da się stwierdzić, które nóżki są nieprawidłowo lutowane do pól kontaktowych. Chcąc naprawić błędy, należałoby wylutować cały układ i po oczyszczeniu pól lutowniczych wlutować całkiem nowy układ. UWAGA!: Istnieje możliwość ponownego wykorzystania wylutowanego układu, lecz wiąże się to z pracochłonnym postawieniem kulek na polach kontaktowych układu BGA i ze względów czasowych czynności te nie są wykonywane w ramach laboratorium. Poniżej zamieszczono krótki opis wymiany układu w obudowie BGA. Jak wymienić układ w obudowie BGA? (opis na podstawie artykułu ze strony: ) Wymagane materiały i przyrządy: - lutownica na gorące powietrze (Hot Air HA) - sita BGA, podstawka, szpachelka - cyna w postaci pasty - taśma miedziana do odsysania cyny, - topniki, płyn do czyszczenia - izopropanol lub spirytus, - pęseta, uchwyty do mocowania... Wylutowanie układu Mocujemy płytę z układem BGA do jakiejś podstawy (np. brzeg stołu z podkładką).ustawiamy temperaturę HA na ok. 340 o C, nadmuch 3, dmuchamy średnią dyszą bezpośrednio na układ z odległości ok.1 cm. Należy przy tym zachować szczególną ostrożność, aby nie zdmuchnąć elementów wokół układu. Po czasie ok. 30s cyna pod układem powinna się topić chwytamy delikatnie układ pęsetą i unosimy do góry. Przy idealnie podniesionym układzie kulki powinny zostać prawie nienaruszone na płycie, ale my będziemy obstawać przy postawieniu nowych kulek. Oczyszczenie pól kontaktowych z cyny Czyścimy pady układu i płyty z cyny. Najlepiej robi się to stacją lutowniczą do SMD, można też delikatnie grzać zwykłą lutownicą oporową umiarkowanej mocy podsycając powierzchnie topnikiem. Można do tego użyć taśmy miedzianej. Po usunięciu cyny oczyszczamy układ izopropanolem lub spirytusem. Postawienie nowych kulek Układamy układ polami kontaktowymi do góry na aluminiowej podstawie dołączonej do kompletu sit i dopasowujemy sito o odpowiednim rastrze. Bezwzględnie należy sprawdzić jaką stroną przykładamy sito do BGA! Otwory na sicie mają stożkowaty kształt i w przypadku położenia sita odwrotnie, po nałożeniu kulek sito nie zejdzie i możemy uszkodzić

4 pady układu. Otwory prawidłowo położonego sita powinny przylegać większą średnicą do układu. Po dopasowaniu odpowiedniego sita skręcamy całość zaciskami i nakładamy cynę w paście odpowiednią szpachelką. Należy zrobić to dokładnie, aby wszystkie otwory były wypełnione. Ustawiamy HA na temperaturę o C, średni nadmuch, zakłądamy największą dyszę lub całkowicie ją ściągamy. Następnie grzejemy powierzchnię, aż zaczną pojawiać się kulki (z cyny) w otworach, uważając przy tym aby nie grzać za długo w jednym punkcie (sita mają tendencję do odkształcania i cyna może rozlać się na powierzchni układu). Może się zdarzyć, że przy paście złej jakości kulki nie utworzą się we wszystkich otworach wtedy zabieg rozpoczynamy od początku. Kulki zostały utworzone rozkręcamy sita i delikatnie podważamy układ. Jeśli nie można oddzielić układu, nie należy robić tego na siłę, bo można uszkodzić pady. W takim wypadku lepiej jest podgrzać układ i postawić kulki na nowo być może sito położyliśmy odwrotnie? Po udanym oddzieleniu układu od sita czyścimy go z resztek pasty, aby nie było zwarć. Ustawienie układu na płycie Na płycie znajdują się specjalne znaczniki, pomiędzy którymi należy mocować układ BGA. Kładziemy go odpowiednio, nakładając wcześniej nieco topnika na pady na płycie. Ustawiamy HA na 340 o C, na początek malutki nadmuch, do 2 i grzejemy, jak przy demontażu, uważając przy tym, aby układ nie przesunął się. Układ po jakimś czasie powinien lekko zadrżeć i ustawić się dokładnie na swoim miejscu. Grzejemy jeszcze odrobinę z nadmuchem 3-4, aż wszystkie kulki się połączą. To kończy procedurę wymiany układu. Należy poczekać, aż płyta wystygnie. Nie należy spieszyć się z jej ruszaniem mogą się przesunąć jakieś elementy i cała praca pójdzie na marne. Można jeszcze dla pewności sprawdzić, czy na płycie nie ma jakichś obcych resztek cyny. Poglądowy schemat czynności ze zdjęciami: oraz Dodatek A próbnik stanów logicznych

5 Rys. 1. Schemat ideowy próbnika stanów logicznych Rys. 2. Poglądowy rysunek płytki próbnika stanów logicznych

6 Dodatek B płytka testowa Rys.3. Płytka testowa do montażu powierzchniowego f-my Pb-Technik Tabela 1. Wykaz elementów na płytce testowej Pb-technik BGA 225 (1.5mm, 50mil) 1 szt. BGA 108 (0.5mm, 19.7mil) 1 szt. BGA 100 (0.8mm, 31.5mi 1 szt. BGA 256 (1.27mm, 50 mil) 1 szt. QFP 256 (0.4mm, 15.7 mil) 1 szt. QFP 100 (0.65 mm, 25.6 mil) 1 szt. TSOP40 T1 (0.5mm, 19.7mil) 1 szt. PLCC44 (1.27mm, 50 mil) 1 szt. SO8 2 szt. SO16 2 szt szt szt szt szt szt. SOT23 10 szt.

7 Załącznik nr 1. Karta katalogowa " dummy components" BGA 225 ( )

8 Załącznik nr 2. Karta katalogowa " dummy component" QFP 256 ( Uwaga: Daisy Chain oznacza układ ze specjalnym połączeniem wewnętrznym pinów układu ułatwiającym testowanie prawidłowości lutowania.

9