Como os componentes com contatos sob os CIs são soldados nas placas?

Considere um IC parecido com este ou semelhante:

Observe como os fios soldados na placa estão na parte inferior do IC.

Eu sou apenas um novato em eletrônica. Meu trabalho com eletrônica é basicamente fazer reparos simples em hardware de jogos antigos, então minha experiência é muito limitada.

Tentei pesquisar no google, mas devo estar dando um nome errado a esses componentes quando tento pesquisar como isso é feito, mas como componentes como esses são soldados em placas nas unidades de produção? Eu pude ver facilmente esses pinos sendo revestidos com um pouco de solda, ou talvez uma fina camada de solda já esteja no PCB quando o chip é colocado nele. Independentemente disso, como cada pino é aquecido até a temperatura adequada para que a solda derreta e o chip grude na placa?

Eu tentei descobrir isso sozinho, mas até agora isso parece "magia negra".

Como acompanhamento secundário, se você está desenvolvendo hardware eletrônico que precisa de um componente como este, como você usa um chip como esse em protótipos e testes? Existe uma maneira manual de soldar chips como este? Independentemente de como é feito, parece-me que pelo menos teria que ser um processo mecânico, porque você precisaria de um certo grau de precisão.

Este é um pacote BGA (ball-grid array). Cada pequena bolha é realmente solda. O componente é colocado precisamente por uma máquina pick-and-place e, em seguida, toda a placa é aquecida para derreter a solda (solda por refluxo). A solda fluirá para as almofadas na placa de circuito impresso por tensão superficial, e a máscara de solda (espero!) Impede que ela ative os pinos próximos. A vantagem do pacote BGA é a densidade de pinos muito maior (e, portanto, a contagem de pinos) disponível em comparação aos pacotes inline ou QFN. Você normalmente encontrará componentes de alta contagem de pinos (FPGAs etc.) disponíveis apenas como BGA, pois é impossível colocar 1000 pinos nas bordas.

É difícil trabalhar com eles no trabalho de prototipagem, pois é quase impossível saber se a junta de solda foi feita. Na produção em massa, isso é feito por imagem de raios-X. Você pode fazer um forno de refluxo em casa, mas como você diz, a colocação precisa é bastante complicada à mão, embora não seja impossível.

O retrabalho é muito difícil, geralmente é necessário remover todo o componente e reaplicar os blobs de solda para refazê-lo. Normalmente, os fornecedores oferecem placas de desenvolvimento com o chip BGA pré-soldado com os pinos colocados nos pinos do cabeçalho, que são muito mais fáceis de lidar.

Você tem algumas perguntas em sua postagem e acho que posso ajudar com algumas delas.

Independentemente disso, como cada pino é aquecido até a temperatura adequada para que a solda derreta e o chip grude na placa?

Você precisa de um forno de refluxo ou, se for um hobby como eu, poderá usar uma estação de retrabalho a ar quente . Eu tenho uma estação de retrabalho. É basicamente um secador de cabelo que pode obter temperaturas até onde a solda derrete. Você balança a varinha sobre a peça, a peça / placa / solda fica quente o suficiente e a solda derrete e faz sua mágica.

Existe uma maneira manual de soldar chips como este?

Sim, existe mesmo! É preciso prática e paciência, mas você não precisa enviar para concluir esse trabalho. É possível fazer isso por conta própria. Eu faço. Este é o melhor vídeo que posso demonstrar que demonstra o processo. Isso está usando um QFN (quad flat no-leads) e não um BGA (ball grid array - a parte que você mencionou), mas a idéia é a mesma. Os pinos no QFN estão embaixo do chip.

Eu mesmo fiz isso e funciona. E sim, parece um pouco com "magia negra" quando você o faz. Mas muito gratificante!