Advancements in Ball Grid Array technology have improved the packaging of electronic components delivering enhanced performance and greater reliability for today’s electronics. jedoch, these advantages come with a unique challenge: BGA rework. The removal and insertion of BGA components on PCBs requires certain devices and knowledge. In this post you will find the fundamentals of the BGA rework processes as well as the 6 pitfalls to avoid and the key difficulties you could encounter during that stage.
What is the BGA Rework Process? Step-by-Step Explanation
The steps involved in ball grid array rework are:
- Entfernen von Komponenten
Eine BGA-Überarbeitung muss vor dem Entfernen von Komponenten vorgewärmt werden. Wir führen lokale Hitze von der Oberseite des Bauteils ein und das Lot schmilzt. Dann entfernen wir das Bauteil per Vakuum vom BGA.
- Site-Adressierung und Entfernung von Lötzinn
Dieser Schritt erfordert Vorrichtungen zum Niederhalten des Bauteils, während das freiliegende Lot nach oben zeigt. Dann wird das Bauteil durch das Vakuum von unten flach gehalten, und Vakuum auf der Oberseite ermöglicht das Entfernen von Lotresten.
- Komponentenbefestigung und Nachlöten
Nachdem wir die Komponenten entfernt und die Seiten gereinigt haben, dann ist der nächste und letzte Schritt das Nachlöten. In diesem Schritt, Wir befestigen reparierte oder ausgetauschte Komponenten durch Löten wieder am BGA. Eine komplementäre Technik ist das Lottauchen, wo wir den BGA in eine vorher festgelegte Lötvorrichtung tauchen.
6 Häufige Fehler bei der BGA-Überarbeitung
The operator must have deep knowledge of the ball grid array rework and skilled hands for handling delicate components. Hier sind sechs häufige BGA-Rework-Fehler, die Sie vermeiden müssen:
- Unangemessene Bedienerschulung
Wir können das nicht genug betonen. BGA-Rework-Techniker sollten viel Erfahrung haben, eine entsprechende Ausbildung haben, und entwickelte Fähigkeiten. Ein BGA-Rework-Techniker muss die Tools verstehen, das verwendete Material, die Prozessschritte, und die beteiligten Parameter. The technician must be able to evaluate the progress of a BGA reworking and scale it accordingly. Er muss in der Lage sein, die Anzeichen für eine Abweichung des Prozesses zu erkennen.
- Unzureichende Geräteauswahl
Sie müssen die richtigen Werkzeuge verwenden, um einen perfekten Job zu machen, und das gleiche gilt für die BGA-Überarbeitung. Die Ausrüstung muss die gewünschte Flexibilität und Raffinesse aufweisen. Es sollte die Aufrechterhaltung einer vorhersehbaren, wiederholbar, und kontrollierter Prozess. Dazu gehört die Robustheit für die prozessbedingte Wärmeabgabe, geschlossene thermische Regelung und Sensorik, und Handhabungsfähigkeiten für Austausch und Entfernung. So, you must use the best equipment available because it is directly related to the quality of ball grid array rework.
- Schlechte Profilentwicklung
A poorly-developed thermal profile might harm both the BGA assembly and the components. This may necessitate further rework actions that are expensive. For optimal outcomes, the operator must design excellent profiles with attention to correct thermocouple positioning and careful review of the data delivered.
- Unsachgemäße Vorbereitung
Several factors should be lined up before beginning the very first heat cycle at the rework facility. Before opting for proper solder paste and stencils, we should eliminate moisture and protect sensitive components. Determining the solder ball size and checking the pad flatness is vital before rework, while repairing the solder mask is important as well.
- Kollateraler Hitzeschaden
Aufschmelzen von Lötverbindungen benachbarter Bauteile kann zu einer Entnetzung führen, Kabel- und Padschäden, Oxidation, ausgehungerte Gelenke, Feuchtigkeitstransport, Bauteilschaden, und andere Probleme. Dies kann zu zahlreichen Nacharbeitsproblemen führen. Der BGA-Rework-Operator muss jederzeit die Einwirkung von Hitze auf das BGA-Gerät und angrenzende Komponenten haben. Ziel hierbei ist es, die Wärmewanderung über das BGA-Bauteil bei der Nacharbeit hinaus zu minimieren.
- Unzureichende Inspektion nach der Platzierung
Was sich unter einer BGA-Komponente verbirgt, ist mit bloßem Auge schwer zu erkennen. Aber heute, ausgereifte Röntgengeräte stehen zur Verfügung, die uns erlauben, unten die BGA-Komponente zu sehen. Dies hilft bei der Vermeidung von Problemen wie einer schlechten Platzierung, übermäßige Entleerung, und schlechte Ausrichtung. Ein Röntgensystembediener benötigt eine angemessene Schulung, um das erzeugte Bild richtig zu verstehen und zu interpretieren.
BGA Rework Station: Hot Air Stations Vs Infrared (IR) Stationen
Es gibt zwei Haupttypen von BGA-Rework-Stationen:
- Heißluftstationen
- Infrarot (IR) Stationen
Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist die Art und Weise, wie sie einen BGA erhitzen.
Hot-air rework stations use hot air for heating the BGAs. Düsen mit unterschiedlichem Durchmesser leiten Heißluft auf den Bereich der Leiterplatte, was repariert werden muss. While for Infrared (IR) Nacharbeitsplätze, they use infrared precision beams or heat lights for heating the BGAs. Keramikheizungen werden von den Low- bis Mid-Tier-IR-Rework-Stationen verwendet, und sie verwenden Lamellen zum Isolieren der Fokusbereiche auf einem BGA. Die IR-Rework-Stationen der oberen Ebene verwenden Fokusstrahlen, die dem BGA eine bessere Isolierung bieten, ohne die angrenzenden Regionen durch Hitze zu beschädigen. Wir können den Strahl mit unterschiedlicher Intensität und Reichweite auf verschiedene Bereiche des BGA fokussieren.
How to Choose the Right BGA Rework Station?
Um zu entscheiden, ob Sie für Ihr Unternehmen mit Heißluft oder IR arbeiten, Sie müssen sowohl ihre Funktionen berücksichtigen als auch berücksichtigen, wie sie in Ihrer Arbeitsumgebung funktionieren werden. Folgende Parameter müssen Sie bei der Entscheidung für Ihre BGA-Rework-Stationen berücksichtigen:
- Temperaturkontrolle
Heißluft-Rework-Stationen fokussieren normalerweise erhitzte Luft auf die Oberseite und verwenden eine unfokussierte Platinenheizung für den unteren Teil. Der Luftstrom erwärmt sich über dem BGA und darunter, auch.
Die IR-Rework-Stationen enthalten keinen Fokus auf der Unterseite für erwärmte Luft. IR-Rework-Stationen verwenden normalerweise ein Wärmelicht mit einem schwarzen Diffusor, der es einfacher macht, den BGA gleichmäßig zu erhitzen.
- Effizienz
Die Heißluft-Nacharbeitsstationen verfügen über Düsen, die eine Fokussierung des Luftstroms auf verschiedene Bereiche des BGA ermöglichen. It allows operators to complete the task quickly, because the hot air workstations make it easier to isolate the delicate details which are hard to heat.
IR-Workstations benötigen keine Düsen, da jeder Strahl auf Befehl des Bedieners neu fokussiert werden kann. Es kann jedoch länger dauern, um empfindlichere Details auf die erforderliche Temperatur zu bringen. Da IR-Workstations sehr anspruchsvoll sind; deshalb, employees will need more time to develop the required skills.
- PCB-Spezifikationen
Choose a station based on the size and sensitivity of BGAs. Make sure the heater area can accommodates BGA dimensions up to 36 inches and can reach 150 degrees to avoid warping. We must take the BGA age into account as well. Derzeit, a majority of BGAs are lead-free which necessitates higher temperatures for reworking than did previous tin-lead solder solutions.
Weiterführende Literatur: Bleilot vs. Bleifreies Lot: Welches sollten Sie wählen?
Top BGA Rework Challenges and How to Overcome Them
- Proper alignment of the BGA component
A major challenge we may encounter during ball grid array rework is properly aligning the BGA component, since the tiny solder balls are located underneath. Adopting new positioning solutions equipped with optical measuring functions can solve this problem more effectively.
- Achieving uniform heating during the reflow process
Uneven thermal supply might result in faulty solder points or harm electronic devices. Leveraging excellent BGA rework stations equipped with custom nozzles to guarantee even heat distribution can overcome this difficulty.
- Avoiding damage to surrounding components
For BGA reworking, we should consider increased heat which could endanger adjacent parts. To minimize risks to surrounding components, we must utilize effective PCB heating strategies and targeted hot air solutions.
- Inspecting hidden solder joints after rework
Identifying solder joints presents a difficulty since BGA connections are hidden. Solder joint quality relies on conducting X-ray inspection during BGA rework. It is crucial.
Fazit
Effektive BGA-Überarbeitung erfordert ein High-End-Setup, ein anspruchsvolles Arbeitsumfeld, und ein gut ausgebildetes Bedienpersonal. Viele Fertigungsunternehmen haben nicht das Kapital oder die Ressourcen, um diese zu arrangieren, und produzieren am Ende BGAs von schlechter Qualität quality. The smart way to address this is to reach out to a company like MOKO Technology, which not only manufactures PCBs and PCBAs but also specializes in BGA assembly and BGA rework. Fühlen sich frei kontaktiere uns wenn Sie weitere Fragen haben oder ein mögliches Angebot anfordern möchten.
