Na FreeHostingu Endora běží desítky tisíc webů. Přidejte se ještě dnes!

Vytvořit web zdarma

Na FreeHostingu Endora běží desítky tisíc webů. Přidejte se ještě dnes!

Vytvořit web zdarma

Redukce BGA100 - TQFP100 pro MCU LPC546xx

      23.6.2021 Doba je zlá, podøízli èokla kudlou zahnutou... Asi každý z vývojáøské branže se teï potýká s vážným nedostatkem nìkterých souèástek. Poprvé jsem pøed cca 2 mìsíci èetl na diskusi náøky kolegù, že nejsou MCU STM32 a tak ze zoufalství skupují poslední ST Nucleo kity, z kterých èipy vypajují. A nevyhnulo se to ani nám v práci. Na jaøe jsem routoval nìkolik mìsícù 2 docela komplexní desky (co jsem doposud kdy navrhoval) a tak jsem na sledování zásob obchodù nemìl èas (loni ještì všechny potøebné souèástky byly dostupné). Pak se desky poslaly do výroby a na osazování a najednou zaèly chodit maily, co všechno nelze objednat. V daném projektu byl klíèový problém s MCU LPC54616 od NXP, k nìmuž nám hlavní distributor oznámil "super" dodací termín 52 týdnù :-0. Zaèal jsem tedy hledat všude možnì rùzné alternativy. Kupodivu jsem MCUèko našel na Utsource v neuvìøitelném poètu 41517 kusù. Tak jsem se (pøedèasnì) zaradoval, zaregistroval a zaplatil objednávku soukromým PayPalem. Po pár dnech byla ale platba bez jakéhokoliv vysvìtlení vrácena. Na webu Utsource byla jen zmínka, že je zaplaceno a pøedpokládaná doba dodání 5.4.-5.7.2021. Napsal jsem jim tedy zprávu, co to má jako znamenat a pøišla ponìkud vyhýbavá odpovìï:
Dear friend, Thanks for your email. I am Judy, the dedicated sales representative for you from Utsource. Because of shortage of global supply chain, the parts LPC54616J512BD100E are out of stock. electronic component market change every day, so sometimes our website data is not precise, sorry for any confusion caused to you. If you have any other requirement in the future, please feel free to contact us. We are always here for customer support.
Ano, ponìkud neprecizní skladová data, naèež se ani neobtìžovali na webu to hausnumero zresetovat na nulu. Takže tudy cesta nepùjde...
      Nakonec se mi podaøilo od distrubutora vyškemrat 2 vzorky LPC54606J512ET100, které nemají CAN FD, ale jen klasický CAN. S tím by se pro zaèátek dalo žít, ale ponìkud podstatnìjší vada na kráse je, že to jsou èipy v pouzdru BGA100 (9 x 9 mm s rozteèí kulièek 0,8 mm) a já mám na desce TQFP100 footprint. Napadlo mì tedy vyrobit redukci (interposer) - malý plošòáèek, který se pøipájí na hlavní desku a na nìj se pøipájí BGA èip. Jelikož nemám využité všechny piny a vìtšina vnitøních je VCC a GND, podaøilo se mi to zaroutovat na obyèejný 2-vrstvý plošòák s šíøkou spojù a mezer 5 mil a prokovy 0,2 / 0,4 mm. Ideální by bylo, kdyby se na kraje TQFP padù daly dát rozpùlené odmaskované prokovy, jako je to bìžné u rùzných BT / GPS / GSM / Wi-Fi modulù, ale pro šíøku padu 0,3 mm mi to nikdo nevyrobí. Zjiš�oval jsem i možnosti dodateèného nakovení po zamaskování, ale taky nelze.
      V úterý mi pøišly osazené desky a tak jsem se hned pustil do pájení interposerù. Aby nedošlo k náhodnému dotyku èásteènì odmaskovaných prokovù, nalepil jsem na spodek ètvereèek tenké kaptonové pásky. První pokus jsem úplnì zkurvil, asi vlivem špatného zarovnání se mi pod interposerem vytvoøily neodstranitelné zkraty a tak nezbylo, než ho odpájet. Navíc jsem zjistil, že pøedehøev v práci je mimo provoz, takže jsem musel horkovzduchem kapánek pøitopit na 350 - 360°C, abych to vùbec prohøál, protože spodní 8-vrstvá deska odvádìla hodnì teplo a tak jsem rožky a horní hrany osmažil do èerna, což ale na funkci rostlináøe nemá vliv. Na druhé desce se povedlo interposer pøipájet bez zkratù, avšak asi 15 padù nemìlo vodivé propojení (zlacený povrch jsem pochopitelnì pøed pájením pocínoval). Pokoušel jsem se tedy do vadných spojù pøidat cín, aby zatekl dovnitø, což se víceménì daøilo, až na jeden vzdorující spoj. Ten jsem nakonec dneska udolal jehlovým hrotem mikropájky.
      Pak jsem se vrátil k první desce. Pady TQFP footprintu jsem oèistil licnou a znovu pocínoval. Jenže zde nastal problém v tom, že se mi mikropájkou nedaøilo na padech udìlat vìtší cínové bochánky. Naopak hrot má tendenci cín z padu stahovat. vyzkoušel jsem i šedou cínovou pájecí pastu, ale nìjak se mi blbì tavila a výsledné pocínování padù bylo dost nekonzistentní (nemám šablonu, nanášel jsem tak lajnu pøes všechny pady). Pøemýšlel jsem, jak na pady dostat definované množství cínu a napadlo mì použít cínové kulièky pro BGA reballing o prùmìru 0,45 mm, které jsem si døíve koupil na reballing videopamìtí grafické karty EVGA GTX 670. Jak se ukázalo, je to množství tak akorát, 1 kulièka na 1 pad. Problém je, že nelze kulièky na pady nasázet a zafoukat najednou, protože by se slily dohromady. Takže jsem musel kulièky nabírat po jedné, vždycky je pinzetou umístit na pad a zafoukat horkovzduškou. I tak se mi obèas 2 sousední pady slily, musel jsem cín odsát mikropájkou a nakulièkovat znova. Chce to pevné ruce a nervy. Jakmile byla deska už dostateènì prohøátá, kulièka se po dotyku s padem hned rozlila do tvaru kýženého bochánku. Nakonec jsem ještì všechny takto pocínované pady pøejel tavidlem, pofoukal a poš�ouchal pinzetou, aby došlo k rozlití po celé délce padu.
      Pak jsem opìt nanesl tavidlo, usadil interposer a opatrnì ho zafoukal. Pinzetou jsem ještì nahánìl cín z padù smìrem dovnitø. Následovala opìt kontrola propípáním TQFP a BGA padù, tentokrát jen 3 spoje nemìly kontakt. Protože v tomto pøípadì byla výška interposeru nad hlavní deskou vyšší, bylo snazší tam pøidat další cín. Jednoduše jsem k èouhající èásti TQFP padu pinzetou pøisunul další kulièku, zafoukal a jakmile se roztekla, natlaèil jsem cín dovnitø a spoj se propojil. Banální vìc, která trvá 2 - 3 minutky a tady jsem se s tím mrdal celý den. Samotné pøipájení BGA èipu už bylo celkem v pohodì. Pocínoval jsem BGA pady na interposeru, nanesl tavidlo, usadil èip na støed a pár minut pofoukal, než si sednul. Jestli je vše propojeno jak má, uvidím, až se mi povede do MCU nalít nìjaký testovací program (s NXPèkama zatím nemám žádné zkušenosti). Zatím jsem se jen zkusil v Keilu napojit na MCUèko pøes SWD pomocí Ulinku 2 a IDèko èipu to vyèetlo, takže nìjak to žije...

BGA100 interposer PCB layout BGA100 interposer 2 panelized PCBs preparing the solder pads before placing interposer masking PCB with kapton tape soldered BGA100 interposer on main PCB BGA100 interposer with soldered MCU on top
PCB layout PCB panelizace pocínované pady kaptonka interposer na MB BGA MCU



Zpìt

Aktualizováno 27.6.2021 v 17:30