How to Easily Replace a SMD Chip - Repairing an Arduino Nano Pro

Introduction

Some days ago I received a couple of Arduino Pro Nano (chinese cheap clones), from a friend that used it recklessly, after a short examination, I conclude the worst, they were dead. Then I decide to use this easy technique to bring them back to life, that can be apply not only to dead Arduinos but also to any electronic device that use chips on format TSOP and QFP and does not require special or expensive tools.

The first fact that you must keep on mind is, you don´t need remove the damaged chip on a single piece, what you really need is maintain the PCB on the better conditions possible. The above is the main reason because I don't use or recommend the use of a hot air gun or reflow station (even if like me, you has one), to remove the damaged chips. If you are repairing a cheap electronic device you can easily burn the PCB (or components near), before can removing chips.

The second one is don't be worry about the procedure, your device is already spoiled, and you are doing your best to repair it. If is your first time, or not feel comfortable, make a trial before, use an broken video card or another pcb that has several chips, and remove all.

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Introducción

Hace unos días recibí un par de Arduino Pro Nano (clones chinos baratos), de un amigo que los utilizó imprudentemente. Después de un examen corto concluyo lo peor, que estaban muertos. Entonces decido utilizar esta técnica facil y rapida, para traerlos de vuelta a la vida, la misma se puede aplicar no sólo a Arduinos muertos, sino también a cualquier dispositivo electrónico que utilice chips en formato TSOP y QFP y no requiere herramientas especiales o costosas.

El primer hecho de que necesita mantener en mente es que no se requiere quitar el chip dañado en una sola pieza, lo que realmente necesita es mantener el PCB en las mejores condiciones posibles. Lo anterior es la razón principal porque yo no uso o recomendar el uso de una pistola de aire caliente o estación de reflujo (incluso si como en mi caso, usted tiene uno), para quitar los Chips dañados. Si va a reparar un dispositivo electrónico barato, usted puede quemar fácilmente la PCB (o componentes cercanos), antes de poder retirar los chips.

El segundo es que no te preocupes por el procedimiento, el dispositivo ya está dañado, y usted está haciendo todo lo posible para repararlo. Si es tu primera vez, o no se siente comodo, realice pruebas antes, utilice una tarjeta de vídeo rota u otra PCB que tenga varios chips y retírelos todos.

Step 1: Tools Required

None of the following tools is expensive or difficult to get:

Soldering iron, preferably low power, (12W solder iron is more than enough).
Good quality solder, .031" diameter or less (is easier for tiny chips using thin solder)
Precision Knife (X-acto is a good choice)
Spare chip
Toothbrush or a little brush
Isopropyl alcohol
Magnifier
Straight tweezers
Programmer to flash the bootloader.

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Herramientas necesarias

Ninguna de las siguientes herramientas es cara o difícil de conseguir:

Cautil (Cautin en algunos países), preferiblemente de baja potencia, (un cautil de 12W es más que suficiente).
Soldadura de buena calidad, con diámetro de 0.031 " o menos (es más fácil soldar chips pequeños utilizando soldadura fina)
Bisturí de Precisión (X-acto es una buena opción)
Chip de repuesto
Cepillo de dientes o un cepillo pequeño
Alcohol isopropílico
Lupa
Pinzas rectas de punta fina
Programador para grabar el gestor de arranque.

Step 2: Removing the Spoiled Chip

Put your pcb over a solid flat surface, a pcb vise or a breadboard, with the precision knife, cut the pins all at the same time, be patient and not do much pressure, make oscillating motions to front and back. In a square chip, cut all the pins of a side, and then continue with the next side.

When finish with all the pins, the body it should loosen, some times a little quantity of glue is applied beneath the body, if this is the case, use the tip of the knife to remove the chip.

Plug your solder iron, wait to be hot, clean the tip, touch the pins one at time with the tip, the pins will adhere to the pin due to the surface tension of the liquid solder, clean the tip of pins and repeat the process until remove all pins.

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Retirando el Chip Dañado

Coloque la PCB sobre una superficie plana y sólida, una prensa para PCB o un Protoboard, con la cuchilla de precisión, corte las patillas todas al mismo tiempo, sea paciente y no haga mucha presión, realice movimientos oscilantes al frente y atrás. En un chip cuadrado, corte todos los pines de un lado, y luego continúe con el siguiente lado.

Cuando acabado con todos los pines, el cuerpo del chip deberia caerse facilmente, algunas veces durante la fabricación de las pcb se aplica una pequeña cantidad de pegamento debajo del cuerpo del chip, si este es el caso, utilice la punta de la cuchilla para quitar el chip.

Conecte el Cautil, espere a que se caliente, limpie la punta, toque los contactos uno a la vez con la punta, los pines se adherirána la punta debido a la tensión superficial de la soldadura líquida, retire las patas de la punta del cautil y repeta el procesohasta eliminar todos los pines.

Step 3: Welding the New Chip

Clean the surface of PCB, in the footprint of the chip with the brush soaked in alcohol, before welding the new chip, you need apply a little quantity of solder over the chip's pads using the soldering iron, If you accidentally connect two pads with solder, don't worry, apply more solder and remove the excess with the soldering iron tip. Finally clean the PCB again with the brush.

Put the new chip over the footprint, make a double check of the position of pin 1 (believe me you don't wish make this mess, solder your new chip invested), use the tweezers to hold in position. Put the soldering iron tip over a corner pin and make sure that the solder will liquify and wet the pin, remove the soldering iron tip and wait until the solder solidify. Now check the alignment of chip, if is right, continue with all the pins and finally clean again with the brush and alcohol.

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Soldando el Nuevo Chip

Limpie la superficie del pcb con el cepillo empapado en alcohol, antes de soldar el nuevo chip, es necesario aplicar una pequeña cantidad de soldadura sobre los Pads del chip utilizando el soldador, Si conecta accidentalmente dos pads con soldadura, no se preocupe, aplique más de soldadura y quite el excedente con la punta del cautil. Finalmente limpie la PCB de nuevo con el cepillo.

Ponga el nuevo chip sobre la marca, haga doble verificación de la posición del pin 1 (créame usted no desea hacer de este lío de soldar el nuevo chip invertido), utilice las pinzas para sujetarlo en posición. Ponga la punta del soldador sobre un pin de una esquina y asegurese de que la soldadura se licuar e impregna la pata del chip, retire la punta del soldador y espere hasta que la soldadura se solidifique. Ahora compruebe la alineación del chip, si es correcta, continúe con todas las patas y finalmente limpie de nuevo con el cepillo y alcohol.

Step 4: Cleaning, Checking and Flashing the Bootloader

Use the magnifier to find short circuits or pins not soldered. On this specific example I need to flash the bootloader of the Arduino Pro Nano. Using the pin header connector of USBASP V2.0 programmer and 6 jumper wires, connect the appropriate pins according the diagram. Warning: if you use de USBASP, make sure the version you have, the pinout from V1.0 to V2.0 change, Verify which programmer has, to avoid burn the Chip recently installed.

Then run the Arduino IDE, select the appropriate board and programmer. By last execute the command [burn bootloader]. If the process ending successfully you will see blinking the LED (connected to 13 pin).

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Limpieza, Revisión y Grabado del Bootloader

Utilice la lupa para encontrar cortocircuitos o pines no soldados. En este ejemplo específico necesito flashear el gestor de arranque de la Arduino Pro Nano. Usando el conector de pines de USBASP programador V2.0 y 6 cables de puente, conecte las clavijas adecuadas según el diagrama. Advertencia: si utiliza de USBASP, asegúrese de que la versión que tiene, el pinout de V1.0 a V2.0 cambió, Verifique cual programador tiene, para evitar quemar el chip instalado recientemente.

A continuación, ejecute el Arduino IDE, seleccione la tarjeta y el programador apropiados. Por último ejecute el comando [quemar bootloader]. Si el proceso termina con éxito, verá parpadear el LED (conectado al pin 13).