Réparation BGA ou rebillage

Ce type de réparation devient de plus en plus fréquente et nécessite un peu de matériel si on veut que cela soit un minimum reproductible...

J'ai décidé de m'y mettre (en tout cas d'essayer) et il faut:

1- Préchauffer par dessous les cartes à une température suffisante pour que l'apport de la chaleur coté BGA soit minimale.
 -> je vais faire cela avec un YIHUA 853A (ok)



2- Chauffer par dessus soit à l'air chaud soit aux infrarouges pour faire fondre la brasure du BGA (composée de micro bille)
 -> J'ai une station à air chaud mais pour la reproductibilité je vais faire un système à IR avec cette résistance: (ok)



La température sera mesurée par un thermocouple sur le BGA et sera géré par un profil thermique voir ici: https://github.com/0xPIT/reflowOvenController

3- Enlever le BGA
 -> une ventouse reliée à une pompe est pratique pour cet usage (ok)

3- Nettoyer les pastilles cotés circuit imprimé et coté BGA pour décaper et enlever la soudure au plomb
 -> décapant et tresse à dessouder (ok)

4-Remettre des billes de soudure (alliage étain-plomb) coté BGA (une grille en inox au bon pas et diamètre est très utile)
 -> kit de billes et grilles aux différents pas (ok)
5- Fondre les billes coté BGA
 -> air chaud ou IR

6- Reposer le BGA et faire la brasure en respectant un profil de température (gage de répétitivité et fiabilité)
 -> voir (2)

le (1) est indispensable si on utilise de l'air chaud car sinon c'est très difficile d'enlever le BGA sans détruire le circuit imprimé (des pastilles viennent avec le BGA !)

Cette vidéo montre comment on peut faire avec du matériel amateur: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=HoprTmwKfDk&ab_channel=NikTelio

A noter que la loupe binoculaire est quasi indispensable pour contrôler ce que l'on fait au niveau du nettoyage, étamage et rebillage !

J'ai celle ci: https://vae-tech.forumactif.org/t170-loupe-binoculaire-pour-reparation-electronique

Ca semble pas trop compliqué avec un peu de matériel.

Les BGAs, c'est juste pour faire des économies.
Ce types de connexion ne prends pas en charge les contraintes mécaniques liées aux variations thermiques.
Ils les feraient rond, ce serait peut-être moins catastrophique.

J'ai reçu le matériel pour chauffer et gérer le profil de température de la chauffe IR.

Le code récupéré sur github compile bien, j'ai réussi a connecter un afficheur couleur en SPI et l'IHM mais j'ai un souci ! Il s'avère impossible de faire fonctionner le module d'interface du thermocouple type K suivant:


https://fr.aliexpress.com/item/1005001645152122.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.62696c37Xpk8SH

J'ai perdu pas mal de temps à essayer de debugger la communication avant de me rendre à l'évidence: Le circuit MAX31855 qui est sur la carte est un fake...  C'est la première fois que ça m'arrive mais je ne suis pas le seul: https://forum.arduino.cc/t/beware-of-a-fake-max31855-k-type-thermocouple-sensor-module/505834

En plus le circuit imprimé est incorrect avec une liaison de l'entrée négative du thermocouple au GND ! (il faut couper une piste entre les broches 1 et 2 du MAX)
Je vais recevoir des MAX31855 directement de chez Maxim la semaine prochaine... Ceux ci ne seront pas des fake !!

Ce qui est marrant, c'est que sur les 5 avis AliEx, tu es le seul qui a testé le module avant de faire l'évaluation ! Et le pire, c'est qu'avec ton avis lapidaire, les gens qui vont lire te lire ne vont même pas te prendre en compte alors que tu es le seul dans le vrai. Triste époque

N'ayant pas réussi à faire tourner le code cité plus haut (la mesure de température fonctionne elle après avoir mis une puce correcte !), et pour gagner du temps, je vais finalement utiliser cette carte pour gérer le chauffage infrarouge supérieur:



tiny reflow V2

github

Petite modification du module permettant de l'alimenter via un bornier (et non via l'USB): La gestion du ventilateur n'étant pas implémenté, il est très facile de détourner le bornier de raccordement du SSR de commande du ventilateur en bornier d'alim, pour cela on fait un pont de soudure entre la broche - et le plan de masse de la carte.



Edit après test: ça fonctionne avec cette carte mais ce n'est pas idéal... En particulier au niveau du préchauffage par dessous qui amène la carte à une centaine de degré. A cette température, le cycle de reflow ne peut pas partir et il faut refroidir la sonde pour cela... Je modifierai le soft en conséquence (il est publié dans le github)

Les éléments nécessaires à la chauffe infrarouge sont installé dans un boitier 'fait pour':



ça rentre juste y compris l'alim 5V. Il me manque les connecteurs pour la puissance et la température.

Après quelques tests, la caméra loupe 'inutilisable quand ça bouge un peu' le devient pour visualiser la tranche du bga vue d'assez loin (20 cm) en grossissant suffisamment pour observer la fusion des billes de brasures et ajouter ainsi un coté 'visuel'

Edit: non validée à l'usage, c'est vraiment une me.de cette caméra !

Le cadre en alu qui supporte la résistance de chauffe IR (450W):



Le cadre en place, réglable en hauteur, profondeur et effaçable en rotation très facilement:

Le support du thermocouple qui mesure la température a proximité du BGA et permet la régulation du chauffage supérieur est en place:

Le support de la caméra est en place:



La caméra en fonctionnement:



On voit ça à l'écran avec la caméra comme sur l'image au dessus (on aperçoit le thermocouple):



A l'usage, c'est très difficile d'avoir une image exploitable avec cette caméra ! Je l'ai enlevé...

Baptême du feu aujourd'hui
Le cobaye est une carte vidéo Radeon 9250, l'opération va consister à essayer d'enlever, reballer et re-braser le GPU dans le but de commencer à maitriser les différentes opérations et calibrer les différentes températures et durées...
La carte prête à subir l'ablation du GPU:



Le GPU est enlevé, il faut régler le préchauffage à 250°C et attendre que la carte soit à 80°C (a voir si on peut l'augmenter à 90..100°C) puis lancer la chauffe IR (paramétrée en mode sans Pb). A la fin du reflow, le BGA est flottant sur les billes et on l'enlève avec une ventouse sur poire.



Le nettoyage du circuit imprimé et du GPU est fait avec du flux et un morceau de tresse à dessouder avec une panne 'balais'

Le rebillage à posé plus de problèmes que prévu (le diable se cache dans les détails...) et j'ai du recommencer 3 fois...
La première fois, la grille n'était pas assez plaqué (utilisation de kapton adhésif) et des billes ont rejointes leurs voisines... La deuxième fois, j'ai utilisé une grille moins grande mais la fusion à été insuffisante et il manquait plein de billes quand j'ai enlevé la grille...



Au troisième essai, j'ai utilisé un support livré avec les pochoirs qui permet de plaquer le GPU sous le pochoir via un ressort et j'ai préchauffé en dessous. Seulement 3 billes manquaient, j'ai pu les replacer à l'air chaud en tenant la bille avec des brucelles.



Le GPU rebillé prêt pour la re-brasure:



Pour l'opération finale, j'ai préchauffé en dessous avec une consigne à 250°C pour la plaque chauffante et déclenché la chauffe supérieure en mode Pb quand la carte à été à environ 80°C. Voici la vidéo de la fusion des billes où on voit le placement 'automatique' du GPU qui se met à flotter. C'est filmé avec le smartphone posé devant... La caméra prévue n'est pas facile à régler...



Donc, bilan de ce premier essai très positif  Je ne vais pas tester la carte graphique n'ayant pas de PC équipé avec un bus graphique AGP, mais il y a de grande chance que la carte fonctionne, il y avait des composant proches du GPU et surtout au dessous et ceux ci n'ont pas bougés

Le prochain test sera le rebillage du GPU d'un ordinateur portable en espérant que cela résoudra son problème d'affichage.

Test du jour: rebillage d'un GPU de la carte graphique d'un ordi portable (avec l'espoir de le réparer, l'écran est noir mais l'ordi fonctionne)



La carte en place:



ça chauffe:



BGA et carte nettoyés:



Le rebillage va devoir attendre que les pochoirs arrivent... Et oui, l'empreinte est spécifique !

Bon j'ai reçu les pochoirs et rebillé le GPU:



Tout c'est bien passé au ressoudage mais l'ordi n'est pas réparé  pas grave il n'avait pas de valeur et c'était pour l'entrainement

Le matériel est globalement validé. J'ai réussi à rebiller le µC de ma caméra FLIR qui était en panne et cela à bien résolu son problème
réparation FLIR

Il y a cependant des modifs à faire pour améliorer l'ensemble:

- Revoir le soft de gestion du chauffage supérieur
- Une caméra de visualisation serait la bienvenue (celle que je prévoyait est trop chatouilleuse à régler)
- Le capteur de température n'est pas très facile à plaquer contre la carte du fait d'un certain 'effet ressort' du flexible (j'ai une idée à tester pour améliorer ce point)