2020年のブログ一覧②

2020年

12月

14日

事例紹介:BGAのブリッジ修正

 

 今回は少し珍しい事例がありましたのでご紹介いたします。

 

 ご依頼は、BGAのリワーク等でお取引のある企業の担当者さんからでした。

 

 BGAのブリッジがあり、再実装か交換を検討されているということでした。

 

 費用的には

 再実装=取り外し+BGAリボール+実装

 交換 =取り外し+実装

 ということで、交換の方がリボールが無い分安く済むため、交換作業に。

 

 

BGAブリッジが起きた理由

 

 ブリッジが起きているということでしたので、

 その原因を調べるべく、届いた基板にX線検査を行います。

 

 

 その結果がこちら。

 

 格子状に並んでいるのがBGAと基板を接続している半田ボール。

 その他の長方形は基板裏面のコンデンサ等のチップ部品です。

 

 はっきりとした異常があるのがわかります。

 少し解説していきましょう。

 

 

 まずわかりやすいのが、ブリッジ。

 

 赤い丸の2カ所が隣のボールとくっついてしまったブリッジです。

 

 

 よく見るとわかるのがボールの大きさです。

 

 BGAの四隅のボールは普通の大きさなのですが、

 青丸で囲んだあたりのボールはそれよりも少し大きくなっています。

 更に、紫の丸で囲んだ二つは小さいボールになっています。

 

 ブリッジとボールの大きさ、これは何を表すのでしょうか。

 

半田異常の原因①

 

 いつもの断面図

 

 大きなボール、小さなボール、ブリッジがこんな感じになっています。

 

 しかし、半田の量は変わらないはず。

 ボールがいきなり大きくなったり小さくなったりはしません。

 

 ボールが大きいという事は潰れているという事。

 

半田異常の原因②

 

 つまり、こういう事です。

 

 何らかの理由でBGAが膨れてしまい、加熱中の融けた半田ボールを圧迫。

 

 大きなボールは、押されて潰れ大きく見えるようになった箇所。

 

 小さなボールは、潰れすぎて逃げて半田が少なくなった箇所。

 

 ブリッジは、逃げてきた半田が付着し隣と合わせて一体化した箇所。

 

 この様に考えられます。

 

 さて、この考えは当たっているのか?!

 

 

BGAの交換作業

 

 BGAを取り外すと答えが見えてきます。

 

膨れたBGA 半田除去前

 

 取り外し後のBGA。

 

 まだ半田がパッドに残って付いています。

 

 ちょっと、膨れてる?

 

膨れたBGA 半田除去後

 

 半田を除去した後。

 

 なんとかわかりやすいように色々と写真を撮ってみましたが、

 これが限界でした。

 

 肉眼で見るとBGAの中央付近が膨れているのがはっきりわかります。

 

 やはり、

 BGA自体が実装中に膨れてしまい半田の異常が起きた、と考えられます。

 

 

 工房やまだではリワークの作業だけではなく、

 問題の原因を突き止め、対策のアドバイスもしています。

 

 それも日々様々なお客様から、様々なリワークのご依頼を受けて

 豊富な経験があるからです。

 

 BGAリワークは経験豊富な工房やまだまで!

 

 基板の駆け込み寺 工房やまだ

 FAX:0238-26-2361

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2020年

12月

07日

事例紹介:QFNのブリッジ修正

 

 これまで数週にわたりBGAの改造についてをブログにしてきましたが、

 

 そろそろ別の物もということで、今回はQFNについて。

 

 

 このQFNを見たことがありますか?

 

 スイッチング電圧レギュレータだそうです。(型番は消しています)

 

 基板のリワークをしていると比較的よく見るQFNですね。

 類似の形状のものは多くあります。

 

 この形のQFNが非常に大きな問題を抱えています。

 

 

電圧レギュレータQFN

QFNの裏面端子

 

 これ、先ほどのレギュレータQFNの裏面の端子です。

 

 一方基板の方はというと、、、

 

QFN部分の基板パッド

 

 随分シンプルですね。

 

 特徴は、

 部品底面に基板と接続しない端子が多数あるということ。

 

QFNの裏面端子 基板と接続する部分

 

 基板のパッドと接続する端子だけに赤で印をつけてみました。

 

 つまり印の付いていないところははんだ付けに関しては意味のない端子。

 

 これが問題を引き起こすんです。

 

 

 上の図は基板とQFNの断面図と思ってください。

 

 こんな感じで 

 QFNの底面の端子と基板のパッド、組になっていない箇所があります。

 

 

QFN実装の流れ

 

 さて、QFNを実装する際の流れを確認してみます。

 

 まずは基板のパッド上にクリーム半田を塗っていきます。

 

 

 こんな感じですね。

 

 パッドの位置に穴の開いたメタルマスクを基板に被せて、

 クリーム半田を印刷していく方法です。

 

 

 半田が塗れたら、部品を搭載。

 

 チップマウンタでひょいひょい載せていきます。

 

 

 そしてリフロー炉に入れて加熱し、半田が融けます。

 

 融けた半田が基板と部品を繋いで、はんだ付け成功!という流れ。

 

 

電圧レギュレータQFNの問題点

 

 加熱してQFNと基板のパッドを繋ぐ半田がうまく融ければ成功、良品です。

 

 しかし、この電圧レギュレータQFN特有の問題が出てくる場合があります。

 

 

 クリーム半田は融けた瞬間は液状です。

 

 そのため加熱中は基板上で融けた液状半田の上に

 QFNが浮かんでいる状態になります。

 

 この時半田が多すぎたり、融け方に問題があると、

 QFNの重みで潰された半田がパッドから逃げて広がってしまい、

 QFNの隣のパッドと繋がってブリッジしてしまうのです。

 

 この様にQFNの底面に

 はんだ付けと関係ない端子がむき出しになっているのは

 実装不良を引き起こす大変なリスクなのです。

 

 この底面の端子にどのような利点があるのかわかりませんが、

 この部品は現在も改善される様子なく使われ続けています。

 

 

QFNのリワーク

 

 工房やまだではこういった形状のQFNのリワークの依頼を受けています。

 

 基板実装をされている企業では

 多くのところがこのタイプのQFNでご苦労されているようで、

 かなり頻繁にご依頼いただく作業です。

 

 新品のQFNとの交換や、一度取り外したQFNを再利用してのリワーク。

 どの場合でもブリッジのリスクを少なく実装が可能になりました!

 

 

 QFN実装でお困りでしたら、

 ぜひプリント基板の駆け込み寺 工房やまだまで!

 

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11月

30日

事例紹介:BGA下の異物除去

 

 今回のブログは事例紹介です。

 

 そろそろBGA以外のものをご紹介しようかと思っていたんですが、

 ネタが集まらなかったので延期しました。

 

 基板の実装工場からの依頼で、

 組み立てた基板のBGA部分に異物がありそうだ、取り除いて欲しい、

 という内容でした。

 

 

異物が挟まった基板

異物が挟まった基板

 

 お預かりした基板はこんな状態。

 

 ぱっと見正常に見えますが、右側が少しだけ浮いています。

 

 

異物を除去するリワーク

 

 この異物を除去するためにはBGAリワークです。

 

 BGAを取り外す。

 ↓

 異物の除去

 ↓

 BGAの再生(リボール)

 ↓

 BGAの実装

 

 この流れですね。

 

 リワーク機で加熱し取り外します。

 

 

 取り外したBGA

 チップコンデンサが付いています。

 

 マシンでの部品搭載時に

 弾き飛ばしてBGA部分に付着してしまったんでしょうか。

 

 稀にある不良ですね。

 

 これを半田ごと除去して綺麗にした後、リボールします。

 

 リボールしちゃえば普通に実装するのみ。

 

 

 

 ということで、

 作業難易度としては非常に低めのBGAリワークのご紹介でした。

 

 BGAのリワークは不良が出ればやる実装工場さんも多いですが、

 リボールまでやってるところは少ないんじゃないでしょうか。

 

 工房やまだはリワークに関連する作業であれば、

 様々とできますので、ちょっとしたことでもご相談いただきたいですね!

 

 

 BGAのリワークは、プリント基板の駆け込み寺 工房やまだまで!

  

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11月

26日

トヨタ ランドクルーザー80 シフトロックコンピュータ修理

 

 今回のブログは自動車修理。

 

 トヨタのランドクルーザー80、そのシフトロックコンピュータの修理です。

 

 車の型式はS-HDJ81V、平成3年式です。

 エンジンが1HDとのことなのでディーゼルエンジンなのかな?

 

 

 wikiによると主に北米やオーストラリア向けに開発された車種ということですが、うちに修理依頼が来るの海外向けが多いような気がします、、、

 

 何か理由があるんでしょうか?

 

Wikipediaより
Wikipediaより

ランドクルーザー80 シフトロックコンピュータ

トヨタ ランドクルーザー80 シフトロックコンピュータ

 

 外観はこんな感じ。

 

 貼り付けてるテープは弊社内の管理の為の物ですね。

 

 手のひらサイズのユニットです。

 

トヨタ ランドクルーザー80 シフトロックコンピュータ 基板

 

 部品面の写真がありませんが、半田面はこんな感じ。

 

 右下の部分が焼けたように黒くなってしまっています。

 

 

ランドクルーザー80 シフトロックコンピュータ修理

 

 修理内容は何時もと同じ。

 部品の検査と交換、切れた配線があればその修復、その他いろいろ。

 

 ご返却後に無事動作したとのお返事をいただきました。

 

 

 今回はぱっと見で不具合があるのがわかりますが、

 その対応だけでは終わらないのがECU修理です。

 

 様々な経験から得られた知識を総動員して修理にあたります。

 

 お車のコンピュータの修理は、

 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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11月

02日

事例紹介:BGAのピン入れ替え

 

 今回は以前工房やまだでご依頼を受けた事例のご紹介。

 

 BGAのピン入れ替えです。

 

 回路を設計して、基板を作って、試作品を実装してみて、

 

 そこでBGAのピンを入れ替える必要がでてきたら、、、

 

 

 そんなご依頼に対応しました。

 

試作基板が出来上がってから、ピンを入れ替えできるのか

 生板の状態で、上の図の様なBGAのパターンがあったとします。

 

 この赤い丸の2カ所のピンを入れ替えなければならない。

 

 しかも試作基板はすでに部品を全て実装してしまった。

 

 そんな状態でのご依頼がありました。

 

 

 工房やまだでは試作基板の改造を承っています。

 

 中にはかなりお急ぎの場合も多々ありますが、

 基板そのものを改造する方法で比較的短い納期で対応可能。

 

 結果をいうと、こんな感じで対応しました。

 

 BGAの下での改造なので邪魔になりますので透けさせて図にしてみました。

 

 

 拡大するとこんな感じ。

 

 茶色の部分はもともとのパターンをカットした場所。

 

 オレンジの部分が新しくつなぎ直したジャンパ配線です。

 

 まだわかりにくいですかね?

 

 

 真上から見るとこんな感じです。

 

 元々、AのボールがA’のビアと、BのボールがB’のビアと繋がっていた所を、

 

 A=A'のパターンとB=B'のパターンをカットし(茶色)

 

 A=B'とB=A'を新しくジャンパ配線(オレンジ色)で繋いでいます。

 

BGAのピン入れ替えの作業内容

 

 簡単にいうと、

 

 ①試作基板からBGAを取り外す(リワークシステム)

 

 ②基板のBGAパッドの不要なパターンをカット

 

 ③BGAをリボールして再生する。

 

 ④新しくつなげたいボールとビアを接続させながらBGAを実装

 

 こんな流れです。

 

 ①、②、③は普通のリワークであり得る作業内容ですが、④が特殊ですね。

 

 

 数週にわたり、BGAの改造の関連した内容を何例かご紹介していきました。

 

 BGAの登場当初からリワークを突き詰めてきた工房やまだですので、

 BGA関連の改造は色々やってきました。

 

 試作基板の改造はBGAリワークの専門家 工房やまだまで!

 

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10月

19日

事例紹介:DDRメモリのプローブ基板挿入

 

 今回のブログは事例紹介です。

 

 

 開発中の基板での、DDRメモリチップの評価の為にプローブ基板を挟み込んで欲しい、というご依頼です。

 

 

DDRメモリのプローブ基板

DDRメモリのプローブ基板

 DDRメモリのプローブ基板ってこういうヤツです。

 

 基板とDDRメモリチップの間に挟み込んで、

 パッドから伸びている端子から信号を取り出せるようにする基板。

 

DDRメモリが搭載された基板

 

 これがもともとの基板とその上に搭載されたDDRメモリチップ。

 

 このDDRはBGAタイプの部品です。

 

 開発中に試作した基板のDDRの信号を読み取りたい。

 

 工房やまだへご依頼いただきました。

 

 

DDRメモリへのプローブ基板の挿入

 

 さて、作業の手順です。

基板からDDRメモリの取り外し

 まず初めに、基板かDDRを取り外しします。

 

 いつものようにリワークシステムで温度管理しつつ安全に取り外し。

取り外したDDRのリボール

 次に取り外したDDRのリボール(再生)を行います。

 

 外しただけのBGAチップは、裏面の半田ボールがぐちゃぐちゃになってしまうので、それを元通り綺麗に半田ボールが並んだ状態に戻すわけです。

プローブ基板のリボール
スペーサー基板のリボール

 続いて基板とDDRの間に挟み込むプローブ基板とスペーサ基板のリボール。

 

 プローブ基板は信号を引き出す端子が伸びている基板ですね。

 このプローブ基板は「耳」が付いてサイズが大きくなってしまっているので

 このままではDDR周辺の部品とぶつかってしまいます。

 

 そこで必要になってくるのがスペーサー基板。

 高さを増して周辺の部品とプローブ基板がぶつからないようにします。

 

 どちらもリボールして取り付けできる状態にします。

DDR、プローブ基板、スペーサー基板の実装

 最後に、リボールしたDDR、プローブ基板、スペーサー基板を搭載して、

 リワークシステムで加熱して実装していきます。

DDRの三段重ね完成

 これで、DDRメモリの3段重ね完成です!

 

 

 工房やまだには日々さまざまなご依頼を頂きますが、

 開発中の基板の改造に関わる内容は他に明かすことが出来ません。

 

 しかし、「こんな事が出来ますよ!」というアピールをして、

 うちが出来ることを知ってもらわないと、駆け込み寺になりません。

 

 

 ということで、絵を作ってご紹介しようという事例紹介のシリーズでした。

 

 

 試作基板の改造は、プリント基板の駆け込み寺 工房やまだまで!

 

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10月

14日

マツダ B2600トラック ECU修理

 

 今回の更新はECU修理。

 

 マツダのB2600というトラックです。

 

 北米で販売されていたピックアップトラックで

 日本版でいうとプロシードというものらしいです。93年式。

 

Wikipediaより
Wikipediaより

マツダ B2600 エンジンコントロールユニット

マツダ B2600 エンジンコントロールユニット ECU

 

 ユニットは三菱製で日本車によくある金属のケースに入った形。

 

 型番はG638 18 881 E2T03095Tです。

 

マツダ B2600 エンジンコントロールユニット ECU 基板

 

 ハイブリッドICが何枚も刺さっているのが

 この時期の三菱のECUでよく見ます。

 

 

マツダ B2600 ECU修理

 

 基板に外見でわかるような異常が無いかを検査。

 

 部品一つ一つに異常がないかの確認。

 

 お客様から伺った不具合内容と照らし合わせて原因を探していきます。

 

 なんでもそうですが、

 修理というのは原因を突き止めるのが一番大変で時間が掛かります。

 

 その時間を短縮するのが経験。

 

 工房やまだには豊富なECU修理の経験があります。

 

 TEL:0238-22-0771(平日8:30~17:30)

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10月

12日

基板実装の動画を作りました

 

 今回のブログは作成した動画のご紹介です。

 

 工房やまだは部品交換、改造、リワークの専門家ですが、

 基板への部品実装も得意です。

 

 技術的には取り外し(交換)>実装なので当然ですね。

 

 外せて付けられないという事はありません。

 

DAC用の電源基板の実装

 

 こちらはヤナソフト(→http://yanasoft.jp/index.html)さんの

 電源基板キット。

 

 比較的キットの中でも低密度で作りやすいものだとは思いますが、

 2個だけQFNがついています。

 

 QFNという部品はなかなか扱いの難しい部品で、

 4方向の部品側面に付けられた端子と裏面のGND端子が特徴です。

 

 キットの実装では、

 一般的にははんだごてで付けていくことになると思いますが、

 この裏面のGNDパッドを実装するのはなかなか難しいものです。

 

 一応この基板のGNDパッドは大きめのスルーホールが開けられていて、

 方法次第でははんだごてでも実装できるようになっていますが、

 ある程度の工夫と経験が必要だと思います。

 

 動画ではそこをリワークシステムで付けています。(1:40頃から)

 

 QFNの実装はうちの様なリワークをやっている会社では

 リワークシステムで行うのが一般的かと思います。

 温度条件もしっかり決められるので安全ですしね。

 

 動画、力作ですので是非ご覧ください。

 

 

 

 キットの部品実装でもプリント基板の駆け込み寺 工房やまだまで

 

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10月

05日

BGAジャンパ配線③

 

 9/149/28の2回にわたってBGAジャンパのお話をしてきましたが、

 今回で3部作ラストです。

 

 もう一つのBGAジャンパ配線をご紹介いたします。

 

 

BGAジャンパの基本

 

 まずは基本を改めてご紹介。

 

 BGAジャンパ配線は、基板の回路設計でBGAから引き出す配線を間違えてしまった時などに対応するための改造方法。

 

 不要な配線をカットして新たにBGAのピンから配線を引き出すものです。

 上の図は基板の断面図。

 

 これが一般的な多層基板のBGA部分(簡略化してますが)です。

 

 右のピンは基板表面の1層目に。

 中央のピンはビアを通じて基板内装の2層目に。

 左のピンもビアを通じて基板内装の3層目にそれぞれつながっています。

 

 この中央のピンからの配線が本来不要だったとしましょう。

 一度基板からBGAを取り外します。

 

 その後、上の図のようにボールが接続するパッドからビアまでの経路を

 カットします。

 

 これで不要だった配線を切ることが出来ました。

 一方、BGAではそのボールから配線を引き出します。

 

 引き出しますと簡単に書いてますが、

 工房やまだの様々なノウハウを集合してできる高度な技術です。

  最後にこのBGAを基板に実装すれば、改造完了。

 

 ビアから2層目につながる配線をカットし、

 ボールから新たにジャンパ線を引き出すことができました。

 

 これが一般的なBGAの回路変更の改造なのですが、

 ここで一つ問題があります。

 

 ビア接続の基板ではカットできるのですが、

 ビアオンパッド基板では不可能だということ。

 

 

BGAジャンパ配線の応用編(ビアオンパッド)

 

 ビアオンパッド基板とは、基板のビアの上にパッドを載せる方式の基板。

 

 普通の基板では

 BGAのパッドのすぐ隣にビアを配置しなければならない所ですが、

 ビアオンパッド基板では

 真下にビアを配置することで高密度にすることができるようです。

 

 ちょうど下の断面図の様な感じになります。

 これでは基板上でカットができないため、

 回路変更はできないように思えるかもしれませんが、

 工房やまだの改造技術がこれを可能にしました。

 BGAの回路変更するボールを除去し、

 そのパッドから直接ジャンパ線を引き出します。

 

 これは工房やまだのリボールの応用です。

 そしてそのままジャンパ配線を引き出したBGAを基板に実装すれば、

 基板との配線はカットしつつ、新たな配線を作ることができました!

 

 

 BGAを透過させるとこんな感じになっています。

 

 BGAのボールが無いことで基板との接続は切れ、

 新たな配線が引き出されています。

 

 

 

 基板開発をされている方々へのサポートは工房やまだの主要な事業です。

 

 開発途中でも仕様変更は出来るだけ早く、確実に、が求められます。

 

 中でもBGAでの回路変更は改造を出来るところを探すのが大変のようです。

 

 そんな中でこれだけのメニューを提案できるのは工房やまだだけでしょう。

 

 いつでも基板の駆け込み寺 工房やまだです。

 

 

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9月

28日

BGAジャンパ配線②

 

 前々回の記事で、試作基板の回路変更として

 BGAからのジャンパ配線の基本的な方法をご紹介しました。

 

 今回はその発展形として新たなBGAジャンパ配線をご紹介しましょう。

 

 

BGAジャンパの応用編

 

 例として、

 端子A、BはGNDに接続しないといけなかったのに配線されていなかった

 といった場合です。

 

 ここで前にご紹介したBGAジャンパの基本で対応しようとすると、

 端子A、B両方からBGAの外に配線を引き出して

 それぞれを基板上のGNDに接続する必要がありますが、

 

 応用編では違います。

 端子A、BをGND接続されている端子CにBGAの中で接続させちゃいます。

 

BGA内部ジャンパ配線

 

 実装された状態のBGA。

 

 まずはこれをリワークシステムで取り外し。

 

 

 BGAの端子A、B、Cに当たる端子を接続しちゃいます。

 

 見えますかね?上の図にオレンジのジャンパ線が透けています。

 

 (因みにBGAは新しいものでも、取り外したものでもOK(リボールします))

 

 

 この改造BGAを基板に実装すれば完了。

 

 端子Aも端子Bも無事にGNDに接続することができました。

 

 

 国内、リワークを事業としている企業はそれなりにあるようですが

 BGAジャンパ作業自体、とても珍しい改造です。

 ほとんどの企業ではやっていないでしょう。

 

 それだけリスクがあり、ノウハウが必要な特殊改造ということです。

 

 

 その上で、今回ご紹介したBGA内部のジャンパ配線は

 恐らく工房やまだのオンリーワンの技術。

 他で見た事はありません。

 

 工房やまだでは基板リワーク、改造に特化した企業です。

 様々なお客様の特殊なご相談を受け、解決しております。

 

 そこで培ったノウハウが、新たな技術を生み、

 新たなご依頼への解決策を編み出すきっかけになっています。

 

 もしかしたら工房やまだでなら、、、

 そう思っていただけるよう、日々精進しております。

 

 

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