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2020年

3月

17日

事例紹介:LGAの実装不良

 

 前回の記事ではLGAについて書きましたが、

 今回は実際のご依頼についてご紹介します。

 

 難易度の高いLGAの実装。各社さんなかなかご苦労されているようです。

 

LGAがうまく動いていない

 

 基板の実装工場さんより、

「このLGAが動かなくて原因確認中です。

 とりあえず交換してみてもらえませんか?」

 というご依頼。

 

 取り外し前にX線で検査をしてみたところ下のような写真が撮れました。

 

 

 

 見慣れないとわかりにくい写真かと思いますが、

 このX線写真ではX線が透過しにくい箇所が黒く写ります。

 

 格子状に並んでいるグレーの丸や四角が基板とLGAをつなぐ半田。

 その他の真っ黒の四角やグレーの模様はLGA内部の構造や基板裏面に実装されたコンデンサなどの部品です。

 

 

 

 X線検査した部品はこの写真のLGAです。

 LINEARというメーカの電源関係の部品らしいですね。

 便利な物のようで色々な基板で見かけるLGAなんじゃないでしょうか。

 

 これ見ていただければわかるように端子が四角の形をしています。

 当然基板のパッドも四角。

 

 そうすると実装した時には基板と部品をつなぐ半田も、クリーム半田が融けてパッドに馴染んで広がるので、四角い形になるはず。

 

実装不良LGAのX線 左上
実装不良LGAのX線 左上
実装不良LGAのX線 右下
実装不良LGAのX線 右下

 

 ここで改めて不具合らしいLGAのX線画像を見てみましょう。

 右下の個所では部品の端子や基板のパッドと同じく四角の形に。

 左上の個所ではそれよりも小さく丸い形になっています。

 

 加えて、左上の半田では右下よりも色が濃く厚くなっています。

 

 これが何を意味するかというと、

 右下では半田がしっかり融けて、LGAのパッドや基板のパッドに馴染んで広がっているのに対し、左上では半田が融けてはいるがパッドに馴染んでいないということ。

 

 半田の馴染み不良が見られる実装不良のようです。

 

 また全体的にクリーム半田が少ないような印象を受けます。

 

 これを取り外して交換しました。

 

 

工房やまだのLGA実装

 

 工房やまだで交換した後にLGA部分をX線検査装置で撮影したものです。

 

 各端子に付いた半田がきれいな四角になっているのがわかると思います。

 基板のパッド、LGAのパッドに半田が均一に溶けて馴染んで広がっているという証です。

 

 半田量が多いため前回の記事でもご紹介した未半田状態にもなりませんし、

 逆に多すぎてブリッジしてしまうということもありません。

 

 

 現在、BGAの交換作業はリワークの中でも比較的低難易度でリワークシステムをお持ちの企業さんでは様々なところで実施されているようです。

 

 ですが、LGAはその修正難易度の高さから毛嫌いされる傾向にあるようで、なかなか実施してもらえないなんて声も聞こえてきます。

 

 工房やまだでは毎日様々な事例を対処しています。

 

 LGAの不良でお困りならリワークの専門家、工房やまだまで!

 

 TEL:0238-22-0771(平日8:30~17:30)

 FAX:0238-26-2361

 Email:info@koboyamada.jp

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2020年

2月

13日

LGAについて

 

 LGAという部品があります。

 

 今回はこの部品についてご紹介いたしましょう。

 

LGA 表面
LGA 裏面

 

 外見としてはボールの載っていないBGAという感じ。

 名前からしてBGA=Ball Grid Array、LGA=Land Grid Arrayですので

 ボールなしBGAってことですね。

 

 BGAと同じく表面に端子がなく、部品裏面で基板と接続します。

 

 部品裏での接続ですので当然半田ごてでは実装、取り外しはできず、

 設備のない所で付け外ししようとすると非常に難しいですね。

 

 

LGAの実装方法

 

 LGAを基板に実装させる時の手順をご紹介します。

 

 まずは基板のパッドにクリーム半田を塗ります。

 パッドの上部分だけ開口部の空いたメタルマスクを被せてクリーム半田を塗り込む方法が一般的ですね。

 

 その上に部品を搭載します。

 普通の基板の作り方ですとチップマウンターで載せることになります。

 

 

 そして、基板を半田の融ける温度まで加熱します。

 リフロー炉に通す方法ですね。

 

 半田が融けると基板のパッドとLGAのパッドが各所接続されます。

 

 

 これで実装が完了しました。

 

 工房やまだでは、LGAの取り外し、交換や他の部品が付いた状態でのLGAのみの実装を行っていますので方法は上でご紹介したものとは異なります。

 

 クリーム半田の塗布は独自のメタルマスクを使用しない方法で、

 部品の搭載と加熱はリワークシステムを用いて温度管理がされたスポット加熱で行っています。

 

 

LGA実装での不具合

 

 LGAの実装は非常に多くの問題を抱えています。

 似たような部品であるBGAと比較すると不良率はかなり高いですね。

 

 どのような不良が出るのかご紹介しましょう。

 

半田過多によるブリッジ

 

 LGA実装では半田の量は非常に重要な要素。

 

 多すぎるとどうなるのか見てみましょう。

 

 

 何かしらの理由で基板のパッドに塗布する半田が多くなってしまっても、

 部品を載せてしまうと気が付きません。

 

 そのまま加熱すると、、、

 

 

 クリーム半田は加熱して融けると体積が小さくなります。

 そこにLGAの自重が加わり、半田が融けるタイミングでLGAがストンと基板に落ちて隙間が無くなります。

 この時に半田が多いと隣のパッドの半田とくっついてブリッジを起こしてしまうのです。

 

 同一パターン(パットは分かれているが電気的につながっていいるパターン)だとショートしても機能的には問題ありませんが、繋がってしまうとマズい場所がショートしてしまうと完全に不良ですね。

 

 

半田過少による未半田

 

 ではクリーム半田が少なすぎた場合ではどうなるのでしょうか

 

 

 メタルマスク開口部が小さすぎた等の理由で、基板のパッドに塗布されたクリーム半田が少なすぎると、、、

 

 

 加熱して半田が融けると体積が小さくなり、パッド上での半田の分布次第では部品にまで半田が付かずに未半田状態になってしまいます。

 

 

 拡大するとこんな感じ。

 

 この不良は実装後のX線検査でも見つかりにくく、

 なぜか基板が望み通り動かない、ということになる場合も。

 

 

対策は?

 

 LGA実装でのクリーム半田量はかなりシビア

 

 半田量だけでなく他の原因でブリッジしたり、未半田になってしまう例もあり、非常に難しい問題です。

 

 

 これらのような場合でも工房やまだではLGAをリワークして正常な実装状態に直しています。

 

 LGAの替えが無い場合には取り外したLGAを再実装することも可能ですし、

 幅広い対応が可能です。

 

 

 LGAの実装、交換でお困りなら、

 プリント基板の駆け込み寺 工房やまだまで!

 

 TEL:0238-22-0771(平日8:30~17:30)

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2019年

12月

24日

年末年始の休業について

 

 工房やまだでは

 2019年12月28日(土)から2020年1月5日(日)

 お休みとさせていただきます。

 

 その間はお問合せ等への対応ができなくなります。

  ご連絡はメールにてお知らせ下さい。

 

 また、弊社宛にお荷物をお送り下さる際は、

 6日(月)以降着となるようご注意願います。

 

 以上、宜しくお願い致します。

 

2019年

12月

02日

事例紹介:BGAパターン修正の続き

 

 前回BGAの内部でパターンの修正作業を行い、無事に動作するようになったという記事を書きました。(事例紹介:BGAパターン修正)

 

 通常工房やまだへの基板改造のご依頼は、郵送でやり取りしてさせていただくのですが、この件では直接設計担当者さんが持ち込みされました。

 

 まずは事前にメールで打ち合わせをして作業内容も確認していたBGAのパターン修正をジャンパ配線で行いました。

 

 それを設計担当者さんが検査治具につないで動作確認をして改造箇所が問題なかったの検証をしていたところ、新たに別の個所に問題があることが分かったわけです。

 

 

基板開発のお手伝い

 

 

  基板の動作確認と不具合箇所の解析に時間がかかるということでしたので

近くのホテル(工房やまだの裏がビジネスホテルです)に滞在されて、昼間の作業スペースとして弊社の敷地内にある別棟の部屋をお貸ししました。

 

工房やまだ 別棟

 

 社長の趣味部屋なのですが、作業スペースが必要なお客様にはご利用いただいています。

 

 ここで基板の確認をされた結果、部品の交換と基板上のパターン変更が必要であることが分かったようです。

 

 急所部品交換と基板のパターンカット、ジャンパ配線作業を追加で行い、動作するように詰めていきます。

 

 途中ケーブルが届かずに検査できない箇所があったため、基板のコネクタに直接ジャンパ線をつなげてケーブルの代わりを作り検査まで進められるようにする場面も。

 

基板デバッグまでお手伝い

 

 このケースでは1週間ほど滞在していただいて、無事に試作基板全数を目的の状態までもっていくことができました。

 

 この事例のように、ご相談いただければ状況に合わせたお手伝いをさせていただいております。

 

 こういったきめ細やかなお手伝いができるのも基板改造の専門家である工房やまだならではのものと言えるでしょう。

 

 

 基板開発で困ったら、プリント基板の駆け込み寺工房やまだまで!

 

 TEL:0238-22-0771(平日8:30~17:30)

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2019年

10月

19日

10月21日の休業について

 

 工房やまだでは10月21日(月)をお休みとさせていただきます。

 

 土日祝日も加えて10月19日(土)~10月22日(火)まで休みとなり、

 お問合せ等への対応ができなくなります。

 

 なお、その間のご連絡はメールにてお知らせ下さい。

 

 また、弊社宛にお荷物をお送り下さる際は、

 23日(水)以降着となるようご注意願います。

 

 以上、ご確認の程、宜しくお願い致します。

 

2019年

10月

07日

事例紹介:BGAパターン修正

 

 今回の事例紹介は、基板設計の会社のエンジニアの方からのご依頼です。

 どうも基板パターン設計の段階で、BGAが電源にもGNDに接続されていない状態になっている。そして試作として板を作り部品も搭載してしまっている。どうにか動かせる状態にならないかという内容です。

 

 通常は基板を再度作成し直して、部品を実装、という事になりますが基板を作り直す時間がない、部品の予備がない、それらの予算がない等でお困りのお客様が多いです。

 

 そこで工房やまだのBGAジャンパ配線です。

 

 

BGAの内部ピン同士のジャンパ配線

 

 BGA部分のジャンパ配線は非常に高度な作業。

 国内には基板改造を行っている会社も多くありますが、この改造はそうそう簡単にできる内容ではありません。

 

 しかし工房やまだは基板改造の経験値が違います。

 BGAジャンパ配線は様々なお客様からご依頼を承っており、実績豊富です。

 

BGAの取外し

BGA内部ジャンパ配線 改造前

 作業の流れのご紹介をしていきます。

 

 ご依頼の基板は試作品を作成済ですので当然BGAも実装されています。

 (詳細は実際のご依頼とは異なります)

 

 まずこれを取り外します。

BGA内部ジャンパ配線 取外し後

 取り外して余分な半田を除去した状態。 

 

間違ったパターンの修正

BGA内部ジャンパ配線 配線間違えピン

 ご依頼主の資料によると、

 赤丸の箇所を接続して欲しいということでした。

 どうやらGNDや電源に未接続になってしまったピンがあったようです。

 どこか二つがGNDと電源でその他は未接続ということですね。

 

 このピンを接続して基板を元々の目的通り動くように改造します。

BGA内部ジャンパ配線 ジャンパ配線経路

 いただいた資料を基に接続する経路を決めます。

 

 ご依頼主と相談しつつ改造内容を詰めていきます。

 

BGAの実装

BGA内部ジャンパ配線 BGA実装完了

 ジャンパ線で接続したのち、BGAを実装します。

 

 このBGAは新規品と交換でもいいですし、取り外したBGAを再利用してもいいですが、この案件ではリボールして再利用しました。

 

改造結果

 

 このご依頼では10ピン以上の端子の接続を行いました。

 ここまで多くの個所に対してBGA内ジャンパ配線を行うのは珍しいですが、無事必要数全数成功してデバック終了したようです。

 

 試作では開発をしてるご依頼主さんもギリギリの納期でされていることが多いので改造で素早く対応できると喜ばれます。

 

 不可能かと思われる不良も豊富な経験で手直し!

 

 設計不良の基板の救出は基板の駆け込み寺、工房やまだまで!

 

 TEL:0238-22-0771(平日8:30~17:30)

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2019年

8月

09日

夏季休業について

 

 工房やまだでは2019年夏季休業として

 

 8月10日(土)より8月18日(日)までをお休みとさせていただきます。

 

 なお、その間のご連絡はメールにてお知らせ下さい。

 

 また、弊社宛にお荷物をお送り下さる際は、19日(月)以降着となるようご注意願います。

 

 以上、ご確認の程、宜しくお願い致します。

 

2019年

5月

30日

MacbookproのGPU半田割れ修理

 

 工房やまだではこれまで数年に渡り、非常に多くのパソコンのGPU半田割れ修理を行ってきました。

 

 それはもう「非常に多くの」です。

 

 数だけでなく、種類としても多くのパソコン修理を手掛けてきましたが

 (その一部はこれまでの修理機種一覧に。)

 重要なものをご紹介しておりませんでしたので掲載しておきます。 

Macbookpro:wikipediaより
Macbookpro:wikipediaより

MacbookproのGPU半田割れ

 

 様々なPCでGPUの半田割れが発生しているようですが、Macのものでも頻繁に起きているようです。

 

 Macのサービスで長らくサポートが受けられていたようですが、

 最近サポートの切れたものをご依頼いただいています。

 

Macbookpro GPU半田割れ不良①
Macbookpro GPU半田割れ不良②

 

 症状は様々ですが、画面表示が全くされなくなったり、

 上記のようにカラフルな縞模様が入るようになることが多いです。

 

 

依頼の方法

 

 GPUの半田割れが疑わしい、と思ったらまずメールをください。

 

 詳しくはメールに返信してご案内しますが、

 お客様に分解だけしていただいております。

 

 分解といってもドライバーがあれば十分できる内容です。

 

分解方法

 ①Macbookproをひっくり返して裏蓋を取る。

  ネジ止めがいくつかされているだけなので簡単に取れると思います。

 

 ②アルミケースから基板を取れる状態にする。

  ここも難しそうに思えるかもしれませんが、ネジを取るだけです。

  取り外すネジは下の写真を参考にしてください。

  赤い星のマークの所にあるネジを取り外すだけです。

  ネジは保管をお願いします。

 

Macbookpro 分解方法

 

 この後の配送方法等は工房やまだからの返信メールをご確認ください。

 

  

 MacbookproのGPU半田割れは基板の駆け込み寺、工房やまだまで!

 

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2019年

4月

26日

GWの休業について

 

 工房やまだでは2019年ゴールデンウィークの休業として

 

 4月27日(土)より5月6日(月)までをお休みとさせていただきます。

 

 なお、その間のご連絡はメールにてお知らせ下さい。

 

 また、弊社宛にお荷物をお送り下さる際は、7日(火)以降着となるようご注意願います。

 

 以上、ご確認の程、宜しくお願い致します。

 

2019年

2月

27日

事例紹介:QFNのGNDパット修正

 

 前回のブログに引き続き、工房やまだで受けたご依頼のご紹介です。

 

 前回のQFNズレ修正では、基板の実装工場での不良の修正でしたが、

 今回は基板設計段階での不良の修正の事例です。

 

 

QFNの基板パットのレイアウト

QFN実装状態

 

 実装されているQFNの状態をわかりやすく図に書くとこんな感じ。

 

 QFNは部品側面と底面にパッドがあり、基板と接続します。

 

QFNと基板のパッドの状態

 

 QFNと基板のパットはというここんな感じ。

 

 QFNは裏返した状態の図です。

 

 部品中央の四角い広いパットはGNDで放熱目的です。

 

 部品底面ではんだ付けをする必要があるため当然半田ごてでは半田づけできません。

 実装するためにはリフローに通すか、リワーク機で行う必要があります。

 

 

基板パッドの設計不良

 

 今回の事例は、基板設計をされている会社さんからでした。

 

 基板のQFN部分のパッドをGNDに接続し忘れてしまったということです。

 

 既に部品をリフロー実装してしまっている後に発覚したため、

 QFNも実装済みになってしまっていました。

 

 

 

 作業の流れとしては

 

 ①基板からQFNを取り外す。

 

 ②基板の放熱用パッドをGNDに接続する。

 

 ③基板へQFNを実装し直す。

 

 といった具合。

 

 簡単なように見えますが、基板とQFNはほぼ隙間なく実装されているもの。

 ②の接続するってどんなやり方?と思われるかもしれませんが、

 そこは基板改造の実績豊富な工房やまだです。

 

 様々な手段から最適なものを選択し、それをご提案。

 

 お客様の満足いく方法で不具合基板を救います!

 

 設計不良の基板の救出は基板の駆け込み寺、工房やまだまで!

 

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