Introduccion

¿Y qué es eso del "reballing"?

Si has entrado en esta sección es porque algo te sonará o porque te resulta curiosa la palabreja. Te animo a que sigas leyendo. Trataré de ser lo más ameno posible.


Los dispositivos electrónicos actuales, ordenadores, videoconsolas, televisores, proyectores, etc. son tan complejos como los circuitos integrados que los componen. Un circuito integrado, también llamado chip o microchip es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica.


Seguramente alguna vez  habrás visto un módulo de memoria.
Módulo de memoriaNormalmente están compuestos por 8 o 16 chips (esos cuadraditos negros) que van montados sobre una placa de circuito impreso alargada que tiene una de sus aristas llena de contactos dorados. A través de estos contactos se transmiten los datos que hay almacenados en la memoria a la placa base del ordenador.

Cada uno de esos chips tiene en su interior una plaquita de silicio de algunos milímetros cuadrados que integra millones de transistores en una configuración de matriz. Esta plaquita está recubierta de una resina epoxi de color negro que es lo que realmente vemos. Esto es lo que se llama encapsulado y es una forma de hacerlo manejable y presentar las conexiones del chip de una forma organizada.

En este caso las conexiones no son visibles ya que están en la parte baja del chip, pero cada uno de ellos puede tener del orden de 80 soldaduras.

En los chips que no disponen de muchas conexiones, habitualmente estas se disponen a su alrededor, como en el de esta foto que es una CPU Z80 y tiene 44 conexiones, 11 en cada lado.

Chip QFP

Sin embargo en los chips con funciones muy complejas y que necesitan un numero muy elevado de contactos, y me refiero a cientos de contactos, llegando en ocasiones a más de mil, hay que disponer estos de alguna forma que quepan en las reducidas dimensiones del chip. En este sentido se ideó el encapsulado conocido como BGA

BGA son las iniciales en Inglés de Ball Grid Array o matriz de esferas en los que las conexiones están dispuestas en forma de matriz o rejilla de contactos en una de las caras del chip y se sueldan al circuito impreso mediante unas pequeñas esferas de estaño. Para efectuar este tipo de soldaduras se emplea un tipo de maquinaria muy especifica que funde las esferas de estaño a una temperatura controlada, de forma que queden soldadas tanto al chip como al circuito impreso.

Aquí podemos ver un chip en encapsulado BGA.


Este tipo de encapsulado tiene la ventaja de tener una densidad de contactos muy alta y en pocos milímetros cuadrados podemos disponer cientos de ellos. Para ello, cada una de las conexiones está a una distancia de menos de un milímetro de las conexiones adyacentes. De esta forma si por ejemplo tenemos un chip de 10 o 12 mm de lado y las conexiones están a una distancia unas de otras de 0.5mm podríamos disponer de hasta 400 conexiones.


La desventaja de este tipo de encapsulado es su rigidez, es poco tolerante a la flexión y a las vibraciones y las diferencias de temperatura que se producen en los chips entre el estado de funcionamiento y el de reposo (entorno a los 40~70 ºC) pueden provocar a la larga fracturas en las conexiones.

Con equipamiento muy especializado es posible realizar fotografías de las conexiones entre el chip y el circuito impreso. En las siguientes microfotografías puedes ver el aspecto de conexiones en buen estado y conexiones defectuosas:

Conexion correcta

Conexiones en estado correcto

Fisuras

Ligeras fisuras en las conexiones al circuito impreso

Conexiones frias

Conexiones "frías"
 

Estos problemas se traducen en averías que normalmente se manifiestan en nuestros equipos al cabo de uno o dos años de funcionamiento (si, justo cuando se acaba la garantía) y suelen afectar a los chips gráficos ya que estos chips siempre van en formato BGA dado su elevado numero de conexiones y su temperatura de trabajo es muy alta.

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