Lead Free, o que você precisava saber!!!

A partir de 2006 os fabricantes de equipamentos e placas eletrônicas que são montadas em Computadores , Notebooks , Celulares , Monitores de vídeo , Impressoras e de muitos outros equipamentos começaram a se capacitarem e estão colocando em prática a Lei de proteção ambiental conhecida como “Lead Free” – Livre de Chumbo ou ROHS – Restriction of Harzadous Substances ( Restrição de substâncias perigosas ) em vigência na Europa , Américas e Ásia , basicamente esta lei proibe nestes continentes a entrada de equipamentos eletrônicos que sejam fabricados ou que utilizem em seus componentes e placas eletrônicas elementos nocivos ao meio ambiente e a saúde humana a saber : Chumbo , Cádmio , Cromo e outros.

Estudos comprovaram que o lixo eletrônico proveniente de equipamentos eletrônicos antigos , obsoletos e danificados que foram encostados ou jogados no lixo e que ficam sob a ação do tempo em depósitos e expostos ao ar livre contaminam o solo e os ambientes em que os mesmos ficam se deteriorando , estudos comprovaram também que o contato físico com resíduos da reciclagem destes materiais e gases que saem do lixo queimado para aproveitamento de metais pode contaminar as pessoas , o solo e o lençol freático da região e causar muitas doenças , a liga de solda tradicional composta de Estanho e Chumbo ( Sn e Pb) foi muito utilizada nas placas eletrônicas para soldar e prender os terminais de componentes eletrônicos nas placas e o Chumbo é um dos metais listado como proibido de estar presente nos equipamentos fabricados a partir de 2006 que é o ano que a lei entrou em vigor , esta proibição obriga os fabricantes a substituírem a liga tradicional de Estanho e Chumbo por ligas de Estanho e Prata (Sn + Ag) ou Estanho e Cobre (Sn + Cu) , as mesmas são ecologicamente viáveis e estão sendo largamente utilizadas nos equipamentos fabricados atualmente , esta nova liga também chamada de “ Lead Free “ ou livre de chumbo possui um ponto de fusão de 227ºC que é maior que o ponto de fusão da liga tradicional de chumbo que é de 180ºC , porém a resistência a variação desta nova liga é menor que a resistência da liga anterior , esta característica faz com que defeitos de mal contato , quebra de soldas , oxidação e outros causem defeitos nos equipamentos com mais freqüência que nos equipamentos fabricados com a liga de solda mais antiga , em placas eletrônicas de Computadores , Notebooks , Impressoras , Monitores de vídeo e celulares fabricados a partir de 2006 que já analisamos , detectamos que muitos defeitos (60%) foram causados por algum tipo de defeito que ocorreu na solda Lead free e com isto causou problemas de funcionamento nos equipamentos , o reaquecimento desta solda feita com estação de ar quente ou com estação de solda Infravermelho pode paliativamente fazer com que o equipamento volte a funcionar , mais até quando este equipamento vai funcionar ? , qual a garantia que pode se dar para este serviço ? , análises em nosso laboratório demonstraram que alguns equipamentos funcionaram por seis meses , outros duraram três meses e outros duraram dois ou três dias até que os defeitos voltaram a ocorrer , mais por que os defeitos voltaram a acontecer ? o problema retorna por que as esferas de solda que fazem o contatos dos CIs BGAs com a placa eletrônica não foram trocadas e a variação de temperatura vai entrar em ação e novamente vai causar os mesmos problemas .

Para eliminar definitivamente estes problemas a solução é substituir as esferas de solda Lead Free que foram colocadas nos CIs BGAs na fábrica da placa eletrônica por esferas de solda de liga de estanho e Chumbo tradicionais .

Reflow, Reballing com equipamento mais acessivel.

Existe a possibilidade de fazer um retrabalho em BGAs usando ferramentas mais acessíveis  pois atualmente o custo de uma maquina profissional é muito elevado quanto a demanda do serviço.

Quem pesquisa bastante já deve ter ouvido falar de uma técnica em que substituímos a estação infra vermelho por uma estação mais simples de ar quente, e com o auxilio de um grill para aquecer a placa por baixo é feita a solda e dessolda do chip....

Bom, esta técnica é bastante usada na falta de um equipamento adequado.

Para quem faz ou está pesquisando para fazer um retrabalho com BGA, e está pensando em adotar técnicas de baixo custo como essa ai vai umas dicas.

Muito cuidado ao usar altas temperaturas, ou elevá-las rapidamente, pois existe o risco de empenar a placa ou o chip e o surgimento de bolhas no chip o que acaba o inutilizando.

Bom primeiro passo, coloque 4 bases de alumínio ou outro material que não derreta com uma altura de 1 cm em cima do grill, coloque a placa em cima destas bases, vá aquecendo o grill aos poucos até a temperatura atingir entre 100° a 150°, use um multímetro com termômetro para monitorar, mantenha está temperatura por uns 40 segundos, e suba um pouco mais até uns 180°, nessa altura aplique um pouco de fluxo de solda para ajudar a solda ficar com uma liga melhor, então comece a sobrar o ar quente em cima do chipset com a estação de ar quente, comece com temperaturas baixas, 50° a 80° e vá subindo aos poucos para evitar empenamento e bolhas. Sabemos que a temperatura de fusão da solda lead free, sem chumbo é de 227° e a lead, com chumbo, é de 180°, podemos ter uma base da temperatura que devemos chegar com a estação. Lembrando que se o o notebook foi fabricado depois de 2006 e nunca foi mexido sua solda original é lead free.

Apos chegarmos ao ponto de fusão da solda, se você optou por fazer um reflow simplesmente deixe a placa esfriar para que a solda  já fundida com o fluxo esfrie e fique com uma consistência melhor que a que tinha antes.

Abaixo terá um vídeo mostrando o que está explicado a seguir.

Mas se seu intertece é o reballing, ao chegar na temperatura de fusão com uma chave de fenda de uma leve empurrada no chip para certificar-se de que ele já está solto e você possa retirá-lo da placa sem danificar as trilhas,  use a pinça a vácuo e retire o chip da placa e esfrie a placa o quanto antes para que a temperatura não danifique a placa e o chip.

Agora pegue o ferro de solda com a ponta faca e retire a solda grossa, use o fluxo para o auxilio, apos use a malha dessoldadora para retirar o que restou da solda velha.
Faca este processo na placa e no chip, apos limpe usando álcool isopropílico.

Agora passe uma camada uniforme de pasta em cima do chip, e coloque o seu respectivo stencil para colocarmos as esferas, colocasse então as esferas no chip, e com a estação de ar quente sopramos até que as esferas entrem em fusão, você vai notar que as esferas vão ficar brilhantes mantenha o processo por uns 15 segundos com as esferas em fusão então sesse o ar quente e aguarde uns 45 segundos e então retire o stencil, se você esperar a solda esfriar totalmente vai ser mais difícil de retirar o stencil.

Apos o stencil retirado verifique se todas as esferas estão no chip e se estão todas bem soldadas, no processo de limpeza com o álcool isopropílico e uma escova anti-estática, você vai notar se alguma esfera não está bem firme recoloque a esfera que falta ou defeituosa e refaça a solda sem o stencil mesmo.

Feito isso, passe uma camada uniforme de pasta na placa, alinhe o chip na placa novamente e refaça o mesmo processo para a solda com o grill e a estação de ar quente.

Apos a solda esfrie a placa e faça uma limpeza com álcool isopropílico na placa.

Acompanhe mas detalhes no vídeo.

Pratica de Reballing

Vamos a pratica, neste vídeo estarei demonstrando uma parte do procedimento de reballing....

Neste outro vídeo o processo é um pouco mais detalhado, desde ferramentas e processos.

Adiante postarei mais conteúdo e formas mais baratas de se retrabalhar com esta tecnologia.

Ferramentas para retrabalho com BGA

Olá, estarei listando agora as ferramentas indispensáveis para se fazer um retrabalho em circuitos que contenham tecnologia BGA.

*Estação de solda infra-vermelho (1)
*Estação de retrabalho com Ar Quente (2)
*Pinça há vácuo (3)
*Fluxo de solda (4)
*Ferro de solda (5)
*Malha dessoldadora (6)
*Stencils de calor direto (7)
*Esferas de solda (de preferencia com chumbo) (8)

 A estação de solda Infra-vermelho é o equipamento indicado para
a soldagem e dessoldagem do chipset da placa.
Ela garante a temperatura adequada e focalizada para que possamos retrabalhar o chip e a placa.

 A estação de solda Ar quente, é indicada para fazer a soldagem das esferas no chipset. Pode também fazer o trabalho de solda e dessolda, mas isso exige bastante pratica cuidado e conhecimento, para evitar que placas empenem e chipsets acabam criando bolhas.

A pinça a vácuo é responsável pela retirada do chip que se encontra em temperatura elevada.

Fluxo de solda, auxilia da limpeza do chip e da placa e também na soldagem das esferas,

O ferro de solda, usaremos na limpeza tanto da placa, quanto do chip.
Preferencialmente o ferro deve conter uma ponta especial chamada de FACA, que é especial para este procedimento, com ele iremos remover o grosso de solda que teremos que limpar.

A malha é aplicada logo apos o Ferro, com o auxilio do ferro ela transfere a solda da placa e do chip para ela garantindo a limpeza ideal para a conclusão do trabalho.

 Os Stencils de calor direto são moldes para que possamos ressoldar esferas novas nos chips. Existem diversos modelos, para cada tipo de chip, com formas e tamanhos diferentes, para cada chip tem um modelo especifico e tamanho de esfera, tendo ainda os modelos universais que só diferencia o tamanho da esfera.

Estas são as esferas de solda, existem dois tipos.
Lead Free, sem chumbo como a solda original.
Lead, com chumbo recomendada em retrabalhos.

Existem ainda diversos tamanhos de esferas, desde 0,25 até 0,76
sendo as mais utilizadas as 0,46 0,50 0,60 e 0,76.

O álcool isopropílico também é muito importante para a limpeza da área de trabalho.

Reballing x Reflow

Nesta postagem vou explicar a diferença entre as técnicas sitadas acima.

Reballing, a curto e grosso modo trata-se da retirada do chipset da placa, o qual passa por um processo de limpeza, tanto o chipset quanto a placa para retirar todos os vestígios da solda velha, feito isso, passa por um processo de recolocação de novas esferas de solda no chipset para ser ressoldado na placa com uma solda nova, de preferencia aproveita-se para colocar a solda "Lead", solda com chumbo que se encontra a venda no mercado, para evitar que o problema retorne.


Reflow, trata-se de simplesmente fazer um aquecimento no chiset para que a solda aqueça e corrija os problemas de solda quebrada que existem entre o chip e a placa .

A técnica de reflow não é indicada para consertos, pois a probabilidade do problema retornar é muito grande. O reflow simplismente adia o problema, indicado somente para que tenhamos certeza de que o problema é mesmo de solda ruin, constatado isso devemos imediatamente prosseguir com o processo de reballing.


A técnica do reflow é muito usada pois existem muitas empresas que não dispõe do equipamento necessário para realização do reballing, o que se ve com frequência é o uso até mesmo de sopradores térmicos para realização do procedimento, o que aumenta a possibilidade do problema voltar, pois não são equipamento corretos para este trabalho.

Na próxima postagem vou falar sobre equipamentos profissionais e semi-profissionais para fazer um retrabalho em BGAs, até lá.

Porque nossos notebooks dão tando problema na solda BGA?

Bom, para explicar isso é simples....

Foi criada uma lei que proíbe a fabricação de equipamentos que utilize solda com chumbo, pelo fato de ser altamente prejudicial a saúde, com isso foi criada uma outra liga de solda sem o chumbo, carinhosamente chamada de solda "lead free".

Como consequência, a retirada do chumbo da solda fez com que ela ficasse mais rígida e com menos flexibilidade sendo assim fácil de quebrar e criando um tipo de filamento minusculo em suas esferas de solda criando muitas vezes um curto circuito no chip em que se aplica.

O problema é mais grave em nossos notebooks devido a falta de eficiência na dissipação de calor que acaba danificando a solda sem chumbo.

Tem como resolver o problema? Sim!
Existe maneiras de resolver o problema, um processo chamado "Reballing" que explicarei na próxima postagem, também alguns técnicos usam a técnica de "Reflow", que também explicarei em uma nova postagem a diferença entre essas técnicas, vantagens e desvantagens trazidas por elas.

Técnologia BGA x Chipset

No longo desta pesquisa que venho fazendo já algum tempo, notei que muitos colegas técnicos de informática acabam fazendo uso errado do que significa BGA, atribuindo-o como se fosse o chipset-norte da placa.

Na verdade, existem os técnicos em informática que simplismente tem somente uma noção básica de eletronica, e por isso acabão trocando as coisas....

Aplaca mãe de um notebook, funciona como uma placa mãe de um desktop comum, com seu chipset ponte norte, e ponte sul.

BGA, é a técnologia usada para fazer a fixação destes chipset na placa mãe, tando o chip norte, quanto o sul, e não o chipset em si, é certo dizer que o notebook está com problema na BGA, mas o problema seria com a integridade da solda do chipset e não o chipset em si, cabendo ser problema tando na ponte norte, o que acontece com mais frequencia, quanto na ponte sul, o que é mais raro mas existe a possibilidade.

O BGA é descendente do pino grid array (PGA), que é um pacote com uma face coberta (ou parcialmente coberto) com os pinos de um padrão de grelha. Estes pinos conduzir sinais eléctricos a partir do circuito integrado para a placa de circuito impresso (PCB) sobre a qual é colocado. Em um BGA, os pinos são substituídos por bolas de solda presos na parte inferior da embalagem. Estas esferas de solda pode ser colocada manualmente ou com equipamento automatizado. As esferas de solda são mantidos no lugar com um fluxo viscoso até que ocorra a soldagem.  O dispositivo é colocado sobre uma placa PCB com almofadas de cobre em um padrão que corresponde às esferas de solda. O conjunto é então aquecido, quer em um forno de refluxo, ou por um aquecedor de infravermelhos, fazendo com que as esferas de solda para derreter. Tensão superficial faz com que a solda fundida para segurar a embalagem, em alinhamento com a placa de circuito, a uma distância de separação correcta, enquanto que a solda arrefece e solidifica.

Foco do Blog

OLÁ PESSOAL, ESTE BLOG É DESTINADO A PESSOAS COM INTERTECE EM CONHECER, ENTENDER, E ATÉ MESMO APERFEISSOAR O QUE SABEMOS SOBRE ESTÁ TECNOLOGIA.

NESTE BLOG, ESTAREI DIRIGINDO UM POUCO MAIS O ASSUNTO PARA CHIPSETS DE NOTEBOOKS, QUE É A ÁREA ONDE EXISTE MAIS DUVIDAS E MAIS BURACOS VAGOS PARA SER DESCOBERTO....

TAMBÉM POSTAREI DICAS, VIDEOS SOBRE TÉCNICAS DE REFLOW, REBALLING, FERRAMENTAS PARA EXECUTAR QUALQUER TRABALHO COM BGA, DESDE TÉCNICAS PROFISSIONAIS E TAMBÉM TÉCNICAS CASEIRAS E IMPROVISADAS VISANDO QUE NEM TODOS DISPÕES DE FERRAMENTAS E DINHEIRO O SUFICIENTE PARA ADIQUIRIR GRANDE PARTE DAS FERRAMENTAS PROFISSIONAIS, O QUE INCLUSIVE DEPENDENDO DA DEMANDA DE SERVIÇO PRESTADO SE TORNA CARÍSSIMO.

BOM ESPERO QUE GOSTEM E COMPARTILHEM CONOSCO O CONHECIMENTO ADQUIRIDO POR CADA LEITOR.