Warum die Späne vor dem Einbau trocknen? Reballing (Wiederherstellung von Kugelanschlüssen) von BGA-Komponenten (Chips)
Ofen zum Trocknen von Chips
Guten Tag. Ich musste Laptop-Reparaturen durchführen. Und es stellte sich das Problem, wie man den Chip vor dem Löten trocknet. Es ist bekannt, dass ein feuchter Chip beim Versuch, ihn zu löten, mit Blasen aufquillt und nicht richtig funktioniert. Ich selbst hatte es am Anfang ein paar Mal. Und angesichts der Kosten für Chips, ihrer Lieferzeit und der Komplexität der Reparaturen ist das sehr teuer. Ich habe viel im Internet gesucht. Essen verschiedene Tipps, von - trocken an Tischlampe an einen Haushaltsofen. Da sind sehr teure Ausrüstung. Für mich persönlich passte keiner der Ratschläge (wie auch mein Freund in Deutschland, der schon lange nach etwas Ähnlichem gesucht hatte). Theoretisch sollte für jeden Chip eine Dokumentation vorliegen, die beschreibt, bei welcher Temperatur und wie lange er vor dem Löten trocknen sollte. Das ist richtig, aber für die meisten Mechaniker nicht immer verfügbar. Wenn wir alle Informationen zusammenfassen, stellt sich heraus, dass der Chip für eine normale Trocknung eine Temperatur von etwa 130 Grad Celsius haben muss. ca. 8-10 Stunden. Das schadet ihm nicht, aber es entzieht ihm Feuchtigkeit. Ich erhebe keinen Anspruch auf Originalität, aber ich möchte das Gerät, das ich selbst und meinen Freund in Deutschland verwende, teilen (ich habe es auf meinen Rat hin getan). Vielleicht ist es auch für andere nützlich. Seit ich dieses Gerät verwende, gab es nie Probleme mit irgendeinem Chip; ich habe es sowohl in China als auch in Russland bestellt.
Ofen für Chipsüber ein paar Wochenenden aus Schrottmaterial hergestellt. Der Körper besteht aus gepresstem Papier mit Laminierung. Dabei handelte es sich um dekorative Stücke Möbelveredelung, 6 mm dick. Sie können jedoch jedes temperaturbeständige Material verwenden (die Temperatur muss mindestens 180 Grad C und höher betragen). Die Verbindungen werden mit M3-Schrauben hergestellt. Als Heizelemente Es wurden 20-Watt-Keramikwiderstände mit einem Nennwert von 15 Ohm verwendet (Sie können 10 bis 18 Ohm verwenden). Nur 6 Stück, da der Ofen für das gleichzeitige Trocknen von 2-3 Chips ausgelegt ist. Für einen Chip reichen 3-4 Widerstände. Als Temperaturhalteelement wurde ein elektromechanischer Thermostat mit 130 °C verwendet. Zum Schutz (nicht abgebildet) wird von unten eine Thermosicherung mit 10 A und 180 Grad C auf einen der Widerstände gedrückt. Alle Widerstände sind parallel geschaltet. Diese. Der gesamte Stromkreis besteht aus in Reihe geschalteten Elementen: einer Thermosicherung, einem Thermostat und einer Gruppe von Widerständen. Der Übersichtlichkeit halber ist eine 12-V-LED (oder 3,5 V über einen 510-Ohm-Widerstand) parallel zu den Widerständen geschaltet. Das gesamte Gerät wird über ein Computernetzteil (es gab ein altes mit 200 W) mit Strom versorgt. Obwohl jede 12-V-Stromquelle und ein Strom von etwa 5 A geeignet sind, wird eine Abdeckung aus dem gleichen Material wie das Gehäuse auf die Oberseite des Geräts gelegt. Dies verbessert die thermische Stabilität und reduziert die Schalthäufigkeit.
Vorteile: einfache Herstellung und Verfügbarkeit von Materialien. (Thermostat und Widerstände können in fast jedem Radiofachgeschäft gekauft werden).
Von den Minuspunkten: Der Thermostat hat eine sehr große Hysterese, fast 40 Grad C. Das heißt, es schaltet sich bei 130 °C aus und bei 90 °C ein. Dies schadet dem Chip jedoch in keiner Weise, im Gegenteil, es lässt einen sehr feuchten Chip nicht aufquellen. Das Foto zeigt das Gerät von unten (ohne Kabel und Thermosicherung) und tatsächlich im Betrieb. Gerät
Es ist bekannt, dass ein feuchter Chip beim Versuch, ihn zu löten, mit Blasen aufquillt und nicht richtig funktioniert. Und angesichts der Kosten für Chips, ihrer Lieferzeit und der Komplexität der Reparaturen ist das sehr teuer. Ich habe viel im Internet gesucht. Es gibt verschiedene Tipps, vom Trocknen auf einer Tischlampe bis zur Verwendung eines Haushaltsofens. Es gibt auch sehr teure Geräte. Für mich persönlich passte keiner der Ratschläge (wie auch mein Freund in Deutschland, der schon lange nach etwas Ähnlichem gesucht hatte). Theoretisch sollte für jeden Chip eine Dokumentation vorliegen, die beschreibt, bei welcher Temperatur und wie lange er vor dem Löten trocknen sollte. Das ist richtig, aber für die meisten Mechaniker nicht immer verfügbar.
Wenn wir alle Informationen zusammenfassen, stellt sich heraus, dass der Chip für eine normale Trocknung eine Temperatur von etwa 130 Grad Celsius haben muss. ca. 8-10 Stunden. Das schadet ihm nicht, aber es entzieht ihm Feuchtigkeit. Ich erhebe keinen Anspruch auf Originalität, aber ich möchte das Gerät, das ich selbst und meinen Freund in Deutschland verwende, teilen (ich habe es auf meinen Rat hin getan). Vielleicht ist es auch für andere nützlich. Seit ich dieses Gerät verwende, gab es nie Probleme mit irgendeinem Chip; ich habe es sowohl in China als auch in Russland bestellt.
Ofen für Chipsüber ein paar Wochenenden aus Schrottmaterial hergestellt. Der Körper besteht aus gepresstem Papier mit Laminierung. Dabei handelte es sich um Stücke aus dekorativem Möbelbesatz mit einer Dicke von 6 mm. Sie können jedoch jedes temperaturbeständige Material verwenden (die Temperatur muss mindestens 180 Grad C und höher betragen). Die Verbindungen werden mit M3-Schrauben hergestellt. Als Heizelemente wurden 20-Watt-Keramikwiderstände mit einem Nennwert von 15 Ohm verwendet (Sie können 10 bis 18 Ohm verwenden). Nur 6 Stück, da der Ofen für das gleichzeitige Trocknen von 2-3 Chips ausgelegt ist.
Für einen Chip reichen 3-4 Widerstände. Als Temperaturhalteelement wurde ein elektromechanischer Thermostat mit 130 °C verwendet. Zum Schutz (nicht abgebildet) wird von unten eine Thermosicherung mit 10 A und 180 Grad C auf einen der Widerstände gedrückt. Alle Widerstände sind parallel geschaltet. Diese. Der gesamte Stromkreis besteht aus in Reihe geschalteten Elementen: einer Thermosicherung, einem Thermostat und einer Gruppe von Widerständen. Der Übersichtlichkeit halber ist eine 12-V-LED (oder 3,5 V über einen 510-Ohm-Widerstand) parallel zu den Widerständen geschaltet. Das gesamte Gerät wird über ein Computernetzteil (es gab ein altes mit 200 W) mit Strom versorgt. Obwohl jede 12-V-Stromquelle und ein Strom von etwa 5 A geeignet sind, wird eine Abdeckung aus dem gleichen Material wie das Gehäuse auf die Oberseite des Geräts gelegt. Dies verbessert die thermische Stabilität und reduziert die Schalthäufigkeit.
Vorteile: einfache Herstellung und Verfügbarkeit von Materialien. (Thermostat und Widerstände können in fast jedem Radiofachgeschäft gekauft werden).
Von den Minuspunkten: Der Thermostat hat eine sehr große Hysterese, fast 40 Grad C. Das heißt, es schaltet sich bei 130 °C aus und bei 90 °C ein. Dies schadet dem Chip jedoch in keiner Weise, im Gegenteil, es lässt einen sehr feuchten Chip nicht aufquellen. Das Foto zeigt das Gerät von unten (ohne Kabel und Thermosicherung) und tatsächlich im Betrieb. Das Gerät ist seit etwa einem Jahr im Einsatz. Ich hoffe, dass diese Informationen nützlich sein werden!
Beispiele fertiger Schablonen
Abb.1 Beispiele fertiger Schablonen zur Restaurierung von BGA-Kugeln
Abb.2 Überholte Kugelanschlüsse des BGA-Chips
Notwendige Ausrüstung
- Trocknen (empfohlen zum Trocknen von Bauteilen);
- Heißluftlötanlage, Konvektionsofen oder Heißluftdurchlaufofen;
- Einweichbecher (empfohlen zum Reinigen von Schablonen);
- Lötkolben (oder anderes Werkzeug zum Entfernen von BGA-Kugeln);
- Statisch geschützt Arbeitsplatz;
- Mikroskop (zur Inspektion empfohlen);
- Diionisiertes Wasser;
- Fingerspitzen.
Einführung
Sicherheitsmethoden
Belüftung:
Beim Löten und Entlöten können Flussmitteldämpfe schädlich sein. Verwenden Sie eine allgemeine oder örtliche Absaugung, um die Standards für die maximal zulässige Konzentration einzuhalten Schadstoffe auf Arbeit. Weitere Informationen finden Sie im Technischen Datenblatt (MSDS) für Lötmaterialien zulässige Norm MPC.
Persönliche Schutzausrüstung:
Die beim Reballing-Prozess verwendeten Chemikalien können Hautpartien schädigen. Verwenden Sie bei Reinigungs-, Löt- oder Entlötarbeiten geeignete Sicherheitsausrüstung
Gefahren durch Blei:
Die USEPA Carcinogen Assessment Group klassifiziert Blei und seine Legierungen als Teratogene und seine Bestandteile als Karzinogene der Klasse B-2.
Stellen Sie beim Arbeiten mit statikempfindlichen Komponenten sicher, dass Ihr Arbeitsbereich statisch frei ist, indem Sie Folgendes verwenden:
- Fingerspitzen;
- Leitfähige Arbeitsmatte oder Tischauflage;
- Geerdete Fersen- oder Handgelenkarmbänder.
Komponentenanfälligkeit
Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit
BGA-Gehäuse aus Kunststoff sind feuchtigkeitsabsorbierend. Der Chiphersteller gibt auf jedem Gehäuse die Empfindlichkeitsstufe der Komponente an. Mit jeder Anfälligkeitsstufe ist eine zeitliche Begrenzung für äußere Einflüsse verbunden. Der JEDEC-Standard spiegelt die zeitliche Begrenzung äußerer Einflüsse im Standard wider Luftdruck, 30 Grad C und 60 % relative Luftfeuchtigkeit. In unserer Anleitung finden Sie auch eine Tabelle mit den Luftfeuchtigkeitswerten (siehe Informationen unten).
Anfälligkeit für statische Aufladung
Die Abfolge des Entfernens, erneuten Zusammenbauens und erneuten Installierens einer Komponente auf einer Leiterplatte birgt mehrere Möglichkeiten, dass statische Schäden die Komponente beschädigen. Versuchen Sie, geeignete Schutzausrüstung zu verwenden
Bei Überschreitung der zulässigen Einwirkzeit verlangt die JEDEC-Norm eine Trocknung des Bauteils. Die Standardtrocknungszeit beträgt 24 Stunden bei 125 Grad C. Nach dem Trocknen sollte das Bauteil in einen Beutel mit einer feuchtigkeitsabsorbierenden Substanz gelegt werden, die das erneute Eindringen von Feuchtigkeit verhindert. Durch diese Trocknung wird das Bauteil für den Lötprozess vorbereitet.
Temperaturempfindlichkeit
BGA-Komponenten sind in folgenden Fällen anfällig für Temperaturschwankungen:
- Schnelle Temperaturänderungen führen aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Innentemperaturen im Chip selbst zu einem Thermoschock. Eine schnelle Erwärmung nur einer Seite eines BGA-Chips kann zu einem Thermoschock am Chipsubstrat führen.
- Erhöhte Temperatur: Kunststoff-BGA-Chips sind am ähnlichsten Leiterplatten. Ihre Substrate bestehen aus gehärtetem Glas und haben typischerweise eine Tg (Glasübergangstemperatur) von etwa 230 Grad C. Oberhalb der Glasübergangstemperatur beginnt der Wärmeausdehnungskoeffizient anzusteigen, was sich negativ auf interne Temperaturschocks auswirkt. Es ist sehr wichtig, das Chipsubstrat unter dieser Temperatur zu halten.
- Ungleichmäßige Erwärmung: Es wird empfohlen, einen Konvektionsofen anstelle eines Lötsystems mit Pistole zu verwenden. Für ein effektives Löten von Bauteilen ist ein Ofen erforderlich, der für eine gleichmäßige Erwärmung der Bauteile sorgt. Darüber hinaus kann ein Ofen, der heiße Luft mit niedriger Geschwindigkeit liefern kann, die Wahrscheinlichkeit eines Thermoschocks aufgrund einer ungleichmäßigen Erwärmung des Bauteils verringern. Die Kugelleiterschicht trägt dazu bei, die Substratkontaktpads von der Luft zu isolieren. Die „Einweichzeit“ im Ofen gibt allen Pads Zeit, gleichmäßig mit Lot benetzt zu werden. Wenn der Temperaturprofil-Reflow-Prozess abgeschlossen ist, haben die Kugelanschlüsse eine hellbraune Farbe. Hohe Blastemperaturen können dazu führen, dass die Anschlüsse dunkelbraun oder sogar schwarz erscheinen.
- Es wird empfohlen, dass BGA-Komponenten niemals eine Temperatur von mehr als 220 °C haben.
Schockanfälligkeit
Aufgrund von Temperaturgradienten und Spannungen innerhalb der Chipstruktur treten interne Stöße auf. Thermoschocks machen sich während des Reballing-Vorgangs stärker bemerkbar, selbst wenn beide Arten von Schocks vorhanden sind. Um das Risiko eines Temperaturschocks zu minimieren, überwachen Sie den Prozesstemperaturzyklus sorgfältig. Eine gleichmäßige Erwärmung ist entscheidend für die Minimierung von Stößen auf den Chip.
Der Prozess des Entfernens von Kugelleitungen (Deballing)
Es gibt viele Werkzeuge, mit denen Sie Lötrückstände von einem BGA-Bauteil entfernen können. Dazu gehören Heißluft-Vakuumwerkzeuge, Spitzenlötkolben und am besten Wellenlötgeräte mit niedriger Temperatur (220 °C). Jedes dieser Werkzeuge, wenn richtige Verwendung ermöglicht Reballing.
Da ich gut mit Lötkolben umgehen kann Temperaturkontrolle Löten ist heutzutage nicht mehr so selten und relativ kostengünstig. Wir beschreiben den Deballing-Prozess mit einem Lötkolben mit Spitze. Bleiben Sie während des gesamten Deballing-Prozesses zuversichtlich, denn ... Es enthält viele mechanische und thermische Spannungen, die potenziell schädlich für den Chip sind.
Werkzeuge und Materialien
- Fluss;
- Lötkolben;
- Isopropyl-Tücher (Isopropylalkohol);
- Leitfähige Matte.
- Mikroskop;
- Absaughaube zur Erleichterung der Ableitung der beim Entlötvorgang entstehenden Dämpfe;
- Schutzbrillen;
- Schere.
Vorbereitung
- Den Lötkolben vorheizen.
- Tragen Sie Fingerpolster.
- Überprüfen Sie jeden Chip vorab auf Verunreinigungen, fehlende Pads und Lötbarkeit.
- Tragen Sie eine Schutzbrille.
Notiz: Es wird empfohlen, die Komponente vor dem Entballen zu trocknen, um Feuchtigkeit zu entfernen.
 | Schritt 1 – Flussmittel auf den Chip auftragen Legen Sie den Chip mit der Pad-Seite nach oben auf eine leitfähige Matte. Zu wenig Flussmittel erschwert den Deballing-Prozess. |
Abb.3 Zerkratzte Pads des BGA-Chips | Schritt 2 – Entfernen der Kugeln Entfernen Sie mit einem Entlötdraht und einem Lötkolben die Lotkugeln von den Pads des Chips. Legen Sie das Geflecht auf das Flussmittel und erhitzen Sie es dann mit einem Lötkolben von oben. Bevor Sie das Geflecht über die Oberfläche des Chips bewegen, warten Sie, bis der Lötkolben es erwärmt und die Lotkugeln schmilzt. AUFMERKSAMKEIT: Drücken Sie nicht mit einem Lötkolben auf den Chip. Übermäßiger Druck kann den Chip beschädigen oder die Kontaktpads zerkratzen (siehe Abb. 3). Um optimale Ergebnisse zu erzielen, reinigen Sie den Chip mit einem sauberen Stück Geflecht. Auf den Pads sollte eine kleine Menge Lot verbleiben, um das Reballing zu erleichtern. |
 | Schritt 3 – Reinigen des Chips Reinigen Sie den Chip sofort mit einem in Isopropylalkohol getränkten Tuch. Durch rechtzeitiges Reinigen des Chips lassen sich Flussmittelrückstände leichter entfernen. Nehmen Sie die Serviette aus der Tüte und falten Sie sie auseinander. Entfernen Sie das Flussmittel, indem Sie die Oberfläche des Chips abwischen. Bewegen Sie den Chip beim Wischen nach und nach zu saubereren Bereichen der Serviette. Stützen Sie beim Reinigen immer die gegenüberliegende Seite des Chips ab. Biegen Sie die Ecken des Chips nicht. Notiz:
|
 Abb.4 BGA-Oberfläche reinigen
Abb.5: Verschmutzte BGA-Oberfläche | Schritt 4 – Überprüfen Es wird empfohlen, die Inspektion unter einem Mikroskop durchzuführen. Suchen Sie nach sauberen Pads, beschädigten Pads und fehlenden Lötzinnkugeln. (Siehe Abb. 4 und 5) Notiz: Da das Flussmittel ätzend ist, wird eine zusätzliche Reinigung empfohlen, wenn die Späne nicht sofort wieder zusammengeballt werden. |
 | Schritt 5 – Zusätzliche Reinigung Tragen Sie entionisiertes Wasser auf die Kontaktflächen des Chips auf und schrubben Sie sie mit einer Bürste (Sie können eine normale Zahnbürste verwenden). Notiz: Um optimale Ergebnisse zu erzielen, bürsten Sie den Chip zuerst in eine Richtung, drehen Sie ihn dann um 90 Grad und bürsten Sie ihn ebenfalls in die andere Richtung. Anschließend mit kreisenden Bewegungen reinigen. |
 | Schritt 6 – Spülen Reinigen Sie den Chip gründlich mit einer Bürste und spülen Sie ihn mit entionisiertem Wasser ab. Dadurch wird das restliche Flussmittel vom Chip entfernt. Trocknen Sie den Chip anschließend mit trockener Luft. Überprüfen Sie die Oberfläche erneut (Schritt 4). Wenn der Chip längere Zeit ohne die aufgebrachten Kugeln liegen bleibt, müssen Sie darauf achten. Dass seine Oberfläche sehr sauber ist. Es wird NICHT EMPFOHLEN, den Chip längere Zeit in Wasser einzutauchen. |
Der Prozess des Anbringens von Kugelminen (Reballing)
Werkzeuge und Materialien
- Reparaturschablone;
- Schablonenklemme;
- Fluss;
- Entionisiertes Wasser;
- Reinigungstablett;
- Reinigungsbürste;
- Pinzette;
- Säurebeständige Bürste;
- Reflowofen oder Heißluftlötanlage.
- Mikroskop;
- Fingerspitzen.
Vorbereitung
- Bevor Sie beginnen, stellen Sie sicher, dass der Schablonenhalter sauber ist.
- Stellen Sie das Temperaturprofil für die Löt-Reflow-Ausrüstung ein.
 | Schritt 1 – Einsetzen der Schablone Platzieren Sie die Schablone in der Klemme. Stellen Sie sicher, dass die Schablone fest hängt. Wenn die Schablone in der Klemme verbogen oder verbeult ist, funktioniert der Wiederherstellungsprozess nicht. Dies ist in der Regel eine Folge einer Verschmutzung der Klemme oder einer schlechten Anpassung derselben an die Schablone. |
 | Schritt 2 – Flussmittel auf den Chip auftragen Tragen Sie mit einer Spritze eine kleine Menge Flussmittel auf den Chip auf. Notiz: Stellen Sie sicher, bevor Sie beginnen. dass die Spanoberfläche sauber ist. |
 | Schritt 3 – Verteilen des Flussmittels auf der Oberfläche des Chips Verteilen Sie das Flussmittel mit einem Pinsel gleichmäßig entlang der Seite der Kontaktpads des BGA-Chips. Versuchen Sie, jedes Pad mit einer dünnen Schicht Flussmittel zu beschichten. Stellen Sie sicher, dass alle Pads mit Flussmittel beschichtet sind. Eine dünnere Flussmittelschicht funktioniert besser als eine dickere Schicht. |
 | Schritt 4 – Einsetzen des Chips Platzieren Sie die BGA-Komponente in der Halterung, wobei die mit Flussmittel beschichtete Seite zur Schablone zeigt. |
 | Schritt 5 – Stauchen der Komponente Platzieren Sie die Schablone und das Bauteil in der Klemme, indem Sie leicht auf das Bauteil drücken. Stellen Sie sicher, dass die Komponente flach auf der Schablone aufliegt. |
 | Schritt 6 – Reflow Geben Sie das Fixiermittel in einen Heißluftofen oder eine Heißluft-Reballing-Station und starten und führen Sie den Reflow-Zyklus durch. In jedem Fall müssen die verwendeten Geräte auf das für den BGA-Chip entwickelte Wärmeprofil konfiguriert sein. |
 | Schritt 7 – Abkühlen Nehmen Sie die Halterung mit einer Pinzette aus dem Ofen oder der Reballing-Station und legen Sie sie in die leitfähige Ablage. Lassen Sie den Chip etwa ein paar Minuten abkühlen, bevor Sie ihn aus der Halterung nehmen. |
 | Schritt 8 – Entfernen des BGA-Chips Sobald der Chip abgekühlt ist, nehmen Sie ihn aus der Halterung und legen Sie ihn mit der Kugelseite nach oben in die Reinigungsschale. |
 | Schritt 9 – Einweichen Tragen Sie entionisiertes Wasser auf die BGA-Schablone auf und warten Sie etwa dreißig Sekunden, bevor Sie fortfahren. |
 | Schritt 10 – Entfernen der Schablone Entfernen Sie die Schablone mit einer feinen Pinzette vom Chip. Beginnen Sie am besten in einer Ecke und entfernen Sie die Schablone nach und nach. Die Schablone muss in einem Zug entfernt werden. Wenn es sich nicht löst, fügen Sie mehr entionisiertes Wasser hinzu und warten Sie weitere 15 bis 30 Sekunden, bevor Sie fortfahren. |
 | Schritt 11 – Schmutzfragmente entfernen Es ist möglich, dass nach dem Entfernen der Schablone kleine Partikel oder Schmutz zurückbleiben. Entfernen Sie sie mit einer Pinzette. Bewegen Sie einfach vorsichtig eine Spitze der Pinzette zwischen den Kugeln der Komponente und greifen Sie mit der anderen nach den Partikeln. AUFMERKSAMKEIT: Die Spitze der Pinzette ist scharf und kann bei Unachtsamkeit die Lötmaske auf dem Chip zerkratzen. |
 | Schritt 12 – Reinigung Reinigen Sie den egeo sofort nach dem Entfernen der Schablone vom Chip mit entionisiertem Wasser. Tragen Sie eine kleine Menge entionisiertes Wasser auf und schrubben Sie den Chip mit einer Bürste. AUFMERKSAMKEIT: Stützen Sie den Chip beim Bürsten ab, um mechanische Belastungen zu vermeiden. Notiz: Um optimale Reinigungsergebnisse zu erzielen, schrubben Sie die Bürste zunächst in eine Richtung, drehen Sie sie dann um 90 Grad und schrubben Sie in die andere Richtung. Beenden Sie den Reinigungsvorgang mit kreisenden Bewegungen der Bürste. |
 | Schritt 13 – Spülen des BGA-Chips Spülen Sie den Chip mit entionisiertem Wasser ab. Dies hilft dabei, kleine Flussmittelpartikel und Schmutz zu entfernen, die von früheren Reinigungsschritten zurückgeblieben sind. Lassen Sie den Chip an der Luft trocknen. Wischen Sie es nicht mit Servietten oder Tüchern ab. |
 Abb.6 BGA-Kugeln reinigen
Abbildung 7. Korrosionsrückstände an der Basis der Kugeln | Schritt 14 – Prüfung der Qualität der BewerbungÜberprüfen Sie den Chip mit einem Mikroskop auf Verunreinigungen, fehlende Perlen oder Flussmittelrückstände. Wenn Sie erneut reinigen müssen, wiederholen Sie die Schritte 11–13. AUFMERKSAMKEIT: Da bei dem Prozess kein reinigungsfreies Flussmittel verwendet wird, ist eine sorgfältige Reinigung erforderlich, um Korrosion und weiteren Ausfall des Chips zu verhindern. Notiz: Die Schritte 9 – 13 werden eindeutig durchgeführt. In einigen anderen Phasen ist auch die Sprühreinigung möglich. |
Reinigung des Retainers
Mit fortschreitendem BGA-Reballing-Prozess wird das Fixiermittel immer klebriger und schmutziger. Reis. 8 zeigt Verschmutzungsspuren am Befestigungselement. Es ist notwendig, das restliche Flussmittel von der Klemme zu entfernen, damit die Schablone richtig sitzt. Der nachfolgend beschriebene Prozess gilt sowohl für flexible als auch für starre Verbindungselemente. Für bessere Reinigung Es empfiehlt sich, ein Bad mit Ultraschallreinigung zu verwenden
Werkzeuge und Materialien
- Reinigungstablett;
- Bürste;
- Tasse;
- Entionisiertes Wasser.
- Kleine Tasse oder Glas.
 | Schritt 1 – Einweichen Weichen Sie das BGA-Schablonenfixiermittel etwa 15 Minuten lang in warmem entionisiertem Wasser ein. |
 | Schritt 2 – Reinigung mit entionisiertem Wasser Nehmen Sie den Halter aus dem Wasser und schrubben Sie ihn mit einer Bürste. |
 | Schritt 3 – Spülen des Retainers Spülen Sie die Halterung mit entionisiertem Wasser ab. Lassen Sie es an der Luft trocknen. |
Spänetrocknung
Der Trocknungsvorgang ist sehr wichtig, um sicherzustellen, dass beim Chip-Reballing-Prozess kein Popcorn-Effekt auftritt. Es wird dringend empfohlen, den Chip vor jedem Reballing-Vorgang zu trocknen, um zu verhindern, dass über einen längeren Zeitraum Feuchtigkeit vorhanden ist.
- Trockenofen;
- Eine Verpackung, die vor Feuchtigkeit und statischer Aufladung schützt;
- Trockenmittel (z. B. Kieselgel).
Vorbereitung
- Überprüfen Sie jeden Chip vorab auf Verunreinigungen, fehlende Kontaktpads und die Möglichkeit einer Verlötung.
- Bereiten Sie Ihren Arbeitsbereich vor und reinigen Sie ihn.
Schritt 1 – Luftfeuchtigkeitsgrad der Späne
Wählen Benötigtes Level Bestimmen Sie anhand der folgenden Tabelle die Chipfeuchtigkeit, um die Zeit zu bestimmen, die zum Trocknen der BGA-Komponente erforderlich ist. Der BGA-Hersteller muss den Grad der Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Chips angeben. Es ist auch notwendig, die Belichtungszeit zu kennen Umfeld zu deinen Chips. Wenn die Einwirkzeit die Empfindlichkeit des Chips um das 2- bis 5-fache überschreitet, ist eine Trocknung von 24 Stunden bei 125 Grad C erforderlich.
Notiz:
Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie lange die Späne der Außenatmosphäre ausgesetzt sind, gehen Sie besser von einer Überschreitung aus.
Feuchtigkeits-/Reflow-Temperaturspezifikationen für SMT-Komponenten finden Sie im IPC/JEDEC J-STD 033A-Standard.
AUFMERKSAMKEIT:
Trocknen Sie BGA-Komponenten niemals ein Kunststoffpaletten aus Material mit einem Schmelzpunkt von weniger als 135 Grad C. Verwenden Sie außerdem keine Tabletts, auf denen nicht deutlich die maximale Betriebstemperatur angegeben ist.
Achten Sie darauf, dass sich die Lotkugeln nicht berühren Metalloberflächen während des Trocknungsprozesses.
Schritt 2 – Trocknen
Stellen Sie die Ofentemperatur und -zeit entsprechend der Luftfeuchtigkeit ein. Wenn der Ofen die erforderliche Temperatur erreicht hat, legen Sie die BGA-Komponenten hinein.
Schritt 3 – Trockenverpackung
Sobald das Trocknen abgeschlossen ist, legen Sie die Komponenten zusammen mit einer frischen Dosis Trockenmittel in einen antistatischen, feuchtigkeitsbeständigen Beutel. Ein Trockenmittel hilft Ihnen, die Komponenten während der Lagerung und des Transports trocken zu halten.
Diagramm zur Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit
| Anfälligkeitsgrad | Einwirkzeit (außerhalb der Schutztasche) bei 30 °C/60 % relativer Luftfeuchtigkeit oder wie erwartet |
| 1 | Unbegrenzt wann<= 30 градусов C/85% относительной влажности |
| 2 | 1 Jahr |
| 2a | 4 Wochen |
| 3 | 168 Stunden |
| 4 | 72 Stunden |
| 5 | 48 Stunden |
| 5a | 24 Stunden |
| 6 | Zwangstrocknung vor dem Einbau. Nach dem Trocknen muss es innerhalb der darauf angegebenen Zeit installiert werden. |
Verriegelungseinstellung
Die beste Klemme ist in den meisten Fällen die feste Klemme, da keine Voreinstellung erforderlich ist. Natürlich gibt es möglicherweise nicht für alle Arten von BGAs feste Verriegelungen. Hier liegt das Betätigungsfeld flexibler, individualisierbarer Verbindungselemente. Die bewegliche Klemme kann an jede Art und Größe von BGA-Komponenten von 5 mm bis 57 mm sowie an rechteckige Komponenten angepasst werden.
Abb. 10 Klemme mit verlorener Rechtwinkligkeit | Schritt 1 – Anpassen des beweglichen Riegels Lösen Sie alle Endschrauben, sodass sich die Teile der Klemme frei bewegen können, die Winkel zwischen ihnen jedoch erhalten bleiben. Notiz: Lösen Sie die Schrauben nicht zu stark. Wenn die Schrauben zu weit gelöst werden, wird es schwierig, die Klemme gerade zu halten (siehe Abbildung 10). |
 Abb. 11 Lage der Stufe zur Montage des Chips | Schritt 2 – Bestimmen Sie die erforderlichen Abmessungen des Halters Stellen Sie die Klemme so ein, dass der Chip fest darin sitzt, und ziehen Sie dann die Schrauben fest. In Abb. 11 zeigen Pfeile die Position der Stufe auf dem Riegel. Der Chip im Riegel „sitzt“ auf diesen Stufen und die Einstellung des Riegels sollte es ermöglichen, den Chip bei Bedarf leicht daraus zu entfernen. |
 Abb. 12 Durchbiegen der Schablone beim Fixieren | Schritt 3 – Überprüfen der BGA-Schablonenpassung Im letzten Schritt wird der Einbau des Chips in die Klemme samt Schablone überprüft, der Sitz der Klemme überprüft und ggf. angepasst. AUFMERKSAMKEIT: Die Schablone sollte sich nach dem Fixieren nicht verbiegen oder verbiegen. (Beispiel Abb. 12). Wenn die Schablone nicht ohne Biegen in die Klemme passt, stellen Sie die Klemme neu ein. Notiz: Abbildung 11 zeigt die Schablone oben auf dem Chip, um die Krümmung der Schablone besser darzustellen. Tatsächlich sollte sich der Chip während des Installationsvorgangs oben auf der Schablone befinden. |
Reflow-Temperaturprofil
Wie bei allen Lötprozessen ist das Temperaturprofil ein Schlüsselelement für einen erfolgreichen Prozess. Der Prozess des Reballings eines BGA-Chips selbst ist recht einfach und wiederholbar; die Einrichtung des Temperaturprofils für Heißluft-Reflow-Geräte nimmt viel mehr Zeit in Anspruch.
Jeder BGA-Chip erfordert möglicherweise ein anderes Temperaturprofil. Beginnen Sie mit dem unten gezeigten Grundprofil und nehmen Sie Anpassungen für BGA-Materialtyp, BGA-Chipgewicht und -größe vor, um akzeptable Ergebnisse zu erzielen.
Bitte beachten Sie, dass die Profileinstellung auf der gemessenen Bauteiltemperatur basiert. Die Temperatur im Ofen selbst unterscheidet sich meist davon.
AUFMERKSAMKEIT: Erhitzen Sie das Bauteil nicht über 220 Grad C, da... Dies kann dazu führen, dass es fehlschlägt.
Alle Heißluftgeräte, die ausgestattet sind mit:
- Zeitgesteuerter Heizzyklus;
- Heiztemperaturbereich 20 - 240 Grad C;
- Zirkulierender Luftstrom.
Kernpunkte:
- Die Steigung der Temperaturkurve (Temperaturanstieg) beträgt etwa 1 Grad C/Sekunde;
- Die Temperaturspitze sollte zwischen 200 °C und 210 °C liegen;
- Vorhandensein der Liquiduslinie (183 °C) nach 45–75 Sekunden;
- Größere Komponenten oder Kühlkörper erfordern längere Aufheizzyklen.
Bauteiltemperatur messen
Um ein Arbeitstemperaturprofil zu erstellen, werden Thermoelemente in verschiedenen Bereichen des Bauteils platziert und ihre Messwerte werden mit einer speziellen Software überwacht, wodurch Sie das optimale Reflow-Profil des Bauteils finden können. Diese Ablesemethode gewährleistet gleichmäßige Erwärmungswerte und minimalen Thermoschock für die zu prüfende Komponente.
Durch die Luftströmung um das Bauteil erwärmt sich dieses. Bei ungleichmäßiger Erwärmung eines Bauteils kommt es in seiner Zusammensetzung zu Temperaturgradienten (Temperaturänderungen). Ein großer Temperaturgradient führt zu einem Thermoschock, der das Bauteil beschädigen kann.
FAQ
F – Woher weiß ich, ob eine Komponente sauber genug ist?
A – Der beste Weg, um festzustellen, ob eine Komponente sauber genug ist, ist die Verwendung eines Ionographen oder eines ähnlichen Geräts zur Erkennung ionischer Verunreinigungen.
F – Wie sollten die Bleibälle nach dem Reballing-Vorgang aussehen?
A – Nach dem Reflow sollten die Kugeln auf der BGA-Komponente kugelförmig und glatt sein. Ihre Oberflächenstruktur, ähnlich der Schale einer Orange, weist darauf hin, dass die Reflow-Zeit zu lang, die Reflow-Temperatur zu hoch oder der Abkühlprozess zu langsam ist.
F – Die Schablone bleibt beim Entfernen am Bauteil hängen. Was kann ich tun?
A – Tragen Sie mehr Wasser auf und lassen Sie die Schablone länger einweichen. Das hilft normalerweise. Auch eine Erhöhung der Wassertemperatur kann einen positiven Effekt haben. Wenn dieses Problem auftritt, bedeutet dies normalerweise, dass der Reflow-Zyklus zu heiß oder zu lang ist.
B – Eine der Kugeln klebte nicht am Kontaktpad. Was kann ich machen?
A – Der Einsatz von Flussmitteln und Temperaturprofilen ist oft die Ursache für diese Ballkontaktprobleme. Tragen Sie eine kleine Menge Flussmittel auf das Pad auf, legen Sie eine separate Flussmittelkugel darauf und schmelzen Sie diese dann. Dadurch können Sie die Kugel sichern, die beim ersten Mal nicht gelötet wurde. Wenn zu viele dieser Kugeln vorhanden sind, entkugeln Sie den Chip und wiederholen Sie den Vorgang des Anbringens von Kugelstiften.
B – Nach mehreren Nutzungszyklen haften die Schablonen nicht mehr fest an der Klemme. Was kann falsch sein?
A – Flussmittel können sich an der Innenseite des Befestigungselements ansammeln und Probleme beim Fixieren der Schablone verursachen. Reinigen Sie die Halterung gemäß den obigen Anweisungen.
Mikroschaltungen sind aus modernen radioelektronischen Geräten nicht mehr wegzudenken – komplexe Teile, in die tatsächlich Dutzende oder sogar Hunderte einfacher, elementarer Komponenten integriert sind.
Mikrochips machen Geräte leicht und kompakt. Bezahlen muss man das mit der Bequemlichkeit und Leichtigkeit der Montage und dem recht hohen Preis der Teile. Der Preis einer Mikroschaltung spielt keine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Gesamtpreises des Produkts, in dem sie verwendet wird. Wenn ein solches Teil während der Installation beschädigt wird und es durch ein neues ersetzt wird, können die Kosten erheblich steigen. Es ist nicht schwer, einen dicken Draht, einen großen Widerstand oder einen Kondensator zu löten. Sie benötigen lediglich grundlegende Lötkenntnisse. Die Mikroschaltung muss ganz anders gelötet werden.
Um ärgerliche Missverständnisse zu vermeiden, ist es beim Löten von Mikroschaltungen notwendig, bestimmte Werkzeuge zu verwenden und bestimmte Regeln zu befolgen, die auf umfangreicher Erfahrung und Wissen basieren.
Zum Löten von Mikroschaltungen können Sie verschiedene Lötgeräte verwenden, vom einfachsten Lötkolben bis hin zu komplexen Geräten und Lötstationen mit Infrarotstrahlung.
Ein Lötkolben zum Löten von Mikroschaltungen sollte stromsparend sein und vorzugsweise für eine Versorgungsspannung von 12 V ausgelegt sein. Die Spitze eines solchen Lötkolbens sollte scharf zu einem Kegel angespitzt und gut verzinnt sein.
Zum Entlöten von Mikroschaltungen kann eine Vakuum-Entlötpumpe verwendet werden – ein Werkzeug, mit dem Sie das Lot nacheinander von den Beinen auf der Platine entfernen können. Dieses Werkzeug ähnelt einer Spritze, bei der der Kolben durch eine Feder nach oben gedrückt wird. Vor Arbeitsbeginn wird es in das Gehäuse gedrückt und fixiert, bei Bedarf per Knopfdruck gelöst und hebt sich unter der Wirkung einer Feder, wobei es Lot vom Kontakt auffängt.
Eine Heißluftstation gilt als fortschrittlicheres Gerät, das sowohl die Demontage von Mikroschaltungen als auch das Löten mit Heißluft ermöglicht. Diese Station verfügt in ihrem Arsenal über einen Haartrockner mit einstellbarer Luftstromtemperatur.
Beim Löten von Mikroschaltungen ist ein Gerät wie ein Heiztisch sehr beliebt. Dabei wird die Platine von unten erwärmt, während die Montage bzw. Demontage von oben erfolgt. Optional kann der Heiztisch mit einer Oberhitze ausgestattet werden.
Im industriellen Maßstab erfolgt das Löten von Mikroschaltungen durch spezielle Maschinen mittels Infrarotstrahlung. Dabei wird die Schaltung vorgewärmt, direkt verlötet und die Kontakte der Beinchen schrittweise abgekühlt.
Zu Hause
Für die Reparatur komplexer Haushaltsgeräte und Computer-Motherboards kann es erforderlich sein, Mikroschaltungen zu Hause zu löten.
Verwenden Sie zum Löten der Beine der Mikroschaltung in der Regel einen Lötkolben oder eine Lötpistole.
Die Arbeit mit einem Lötkolben erfolgt mit normalem Lot oder Lotpaste.
In letzter Zeit wird zum Löten zunehmend bleifreies Lot mit höherem Schmelzpunkt verwendet. Dies ist notwendig, um die schädlichen Auswirkungen von Blei auf den Körper zu reduzieren.
Welche Ausrüstung wird benötigt?
Zum Löten von Mikroschaltungen benötigen Sie neben der Lötausrüstung selbst noch weitere Geräte.
Wenn die Mikroschaltung neu ist und in einem BGA-Gehäuse hergestellt wird, ist das Lot bereits in Form kleiner Kugeln auf die Beine aufgetragen. Daher der Name – Ball Grid Array, was eine Anordnung von Kugeln bedeutet. Diese Gehäuse sind für die Oberflächenmontage konzipiert. Das bedeutet, dass das Teil auf der Platine installiert wird und jedes Bein mit einer schnellen und präzisen Aktion an die Kontaktpads gelötet wird.
Wenn die Mikroschaltung bereits in einem anderen Gerät verwendet wurde und als gebrauchtes Ersatzteil verwendet wird, ist ein Reballing erforderlich. Beim Reballing werden die Lotkugeln an den Beinen wiederhergestellt. Manchmal wird es auch bei einer Klinge verwendet – Kontaktverlust der Beine mit den Kontaktflächen.
Um das Reballing durchzuführen, benötigen Sie eine Schablone – eine Platte aus feuerfestem Material mit Löchern, die entsprechend der Position der Mikroschaltungsstifte angeordnet sind. Für einige der gängigsten Mikroschaltungstypen gibt es vorgefertigte Universalschablonen.
Lotpaste und Flussmittel
Für das ordnungsgemäße Löten von Mikroschaltungen müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein. Wenn mit einem Lötkolben gearbeitet wird, sollte dessen Spitze gut verzinnt sein.
Hierzu wird Flussmittel verwendet – eine Substanz, die den Oxidfilm auflöst und die Spitze vor Oxidation schützt, bevor sie beim Löten der Mikroschaltung mit Lot überzogen wird.
Das gebräuchlichste Flussmittel ist Kiefernharz in fester, kristalliner Form. Zum Löten einer Mikroschaltung ist ein solches Flussmittel jedoch nicht geeignet. Seine Beine und Kontaktstellen sind mit flüssigem Flussmittel behandelt. Sie können es selbst herstellen, indem Sie Kolophonium in Alkohol oder Säure auflösen, oder Sie können es fertig kaufen.
In diesem Fall ist es praktischer, Lot in Form eines Fülldrahtes zu verwenden. Manchmal kann sich darin pulverisiertes Kolophoniumflussmittel befinden. Sie können ein fertiges Lötset zum Löten von Mikroschaltungen erwerben, das Kolophonium, flüssiges Flussmittel mit Pinsel und verschiedene Arten von Lot enthält.
Beim Reballing wird Lotpaste verwendet, eine Basis aus viskosem Material, das winzige Lot- und Flussmittelkügelchen enthält. Diese Paste wird in einer dünnen Schicht von der Rückseite der Schablone auf die Beine der Mikroschaltung aufgetragen. Anschließend wird die Paste mit einem Fön oder Infrarot-Lötkolben erhitzt, bis Lot und Kolophonium schmelzen. Nach dem Aushärten bilden sie Kugeln an den Beinen der Mikroschaltung.
Arbeitsauftrag
Vor Arbeitsbeginn ist es notwendig, alle Werkzeuge, Materialien und Geräte griffbereit vorzubereiten.
Bei der Montage oder Demontage kann die Platine auf einen Thermotisch gelegt werden. Wenn zur Demontage eine Lötpistole verwendet wird, müssen Sie diese isolieren, um Auswirkungen auf andere Komponenten zu vermeiden. Dies kann durch den Einbau von Platten aus feuerfestem Material erfolgen, beispielsweise aus unbrauchbar gewordenen Streifen aus alten Leiterplatten.
Bei Verwendung einer Entlötpumpe zur Demontage ist der Vorgang genauer, dauert aber länger. Die Entlötpumpe „lädt“ sich auf, während sie jedes Bein reinigt. Da es sich mit verfestigten Lotstücken füllt, muss es gereinigt werden.
Es gibt mehrere Lötregeln, die befolgt werden müssen:
- Das Löten der Mikroschaltungen auf der Platine muss schnell erfolgen, um eine Überhitzung des empfindlichen Teils zu vermeiden;
- Sie können jedes Bein während des Lötens mit einer Pinzette festhalten, um eine zusätzliche Wärmeableitung vom Körper zu gewährleisten;
- Bei der Installation mit einem Fön oder Infrarot-Lötkolben müssen Sie die Temperatur des Teils überwachen, damit diese nicht über 240–280 °C steigt.
Elektronische Teile reagieren sehr empfindlich auf statische Elektrizität. Daher ist es beim Zusammenbau besser, eine Antistatikmatte zu verwenden, die unter die Platine gelegt wird.
Warum Trockenchips?
Chips sind Mikroschaltungen, die in BGA-Gehäusen untergebracht sind. Der Name stammt offenbar von einer Abkürzung, die „Numerical Integrated Processor“ bedeutet.
Aufgrund ihrer Erfahrung sind Fachleute der festen Überzeugung, dass Späne während der Lagerung, des Transports und des Versands Feuchtigkeit absorbieren, diese beim Löten an Volumen zunimmt und das Teil zerstört.
Der Einfluss von Feuchtigkeit auf den Chip ist sichtbar, wenn dieser erhitzt wird. Auf seiner Oberfläche bilden sich Blasen und Blasen, lange bevor die Temperatur auf einen Wert ansteigt, der ausreicht, um das Lot zu schmelzen. Man kann sich nur vorstellen, was in dem Teil passiert.
Um die unerwünschten Folgen von Feuchtigkeit im Chipkörper zu vermeiden, werden die Chips beim Einbau von Platinen vor dem Löten getrocknet. Dieses Verfahren hilft, Feuchtigkeit aus dem Gehäuse zu entfernen.
Trocknungsregeln
Die Trocknung der Späne muss unter Beachtung der Temperaturbedingungen und der Dauer erfolgen. Es wird empfohlen, neue Chips, die im Geschäft, in einem Lagerhaus gekauft oder per Post verschickt wurden, mindestens 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 125 °C zu trocknen. Hierfür können Sie spezielle Trockenöfen verwenden. Sie können den Chip trocknen, indem Sie ihn auf eine heiße Platte legen.
Die Trocknungstemperatur muss kontrolliert werden, um eine Überhitzung und einen Ausfall des Teils zu verhindern.
Wenn die Späne vor dem Einbau getrocknet und unter normalen Raumbedingungen gelagert wurden, reicht eine Trocknungszeit von 8-10 Stunden aus.
Angesichts der Kosten der Teile ist es offensichtlich besser, sie zu trocknen, um sicher mit der Installation fortfahren zu können, als zu versuchen, einen ungetrockneten Chip zu löten. Probleme können nicht nur zu Geldverschwendung, sondern auch zu Zeitverlust führen.