Advancements in Ball Grid Array technology have improved the packaging of electronic components delivering enhanced performance and greater reliability for today’s electronics. però, 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:
- Rimozione dei componenti
Una rilavorazione BGA deve essere preriscaldata prima della rimozione di qualsiasi componente. Applichiamo calore localizzato dalla parte superiore del componente e la saldatura si scioglie. Quindi rimuoviamo il componente dal BGA tramite un vuoto.
- Medicazione del sito e rimozione della saldatura
Questo passaggio richiede dispositivi per trattenere il componente mentre la saldatura esposta è rivolta verso l'alto. Quindi il componente viene mantenuto piatto dal vuoto dal basso, e il vuoto sulla parte superiore consente di rimuovere la saldatura residua.
- Collegamento dei componenti e risaldatura
Dopo aver rimosso i componenti e pulito i siti, quindi il passaggio successivo e finale è la risaldatura. In questo passaggio, ricolleghiamo i componenti riparati o sostitutivi al BGA utilizzando la saldatura. Una tecnica complementare è la saldatura a immersione, dove immergiamo il BGA in un dispositivo di saldatura predeterminato.
6 Errori comuni della rilavorazione BGA
The operator must have deep knowledge of the ball grid array rework and skilled hands for handling delicate components. Ecco sei errori comuni di rilavorazione BGA che devi evitare:
- Formazione inadeguata dell'operatore
Non possiamo enfatizzarlo abbastanza. I tecnici di rilavorazione BGA dovrebbero avere molta esperienza, avere una formazione adeguata, e abilità sviluppate. Un tecnico di rilavorazione BGA deve comprendere gli strumenti, il materiale utilizzato, le fasi del processo, e i parametri coinvolti. The technician must be able to evaluate the progress of a BGA reworking and scale it accordingly. Deve essere in grado di riconoscere le indicazioni del processo fuori pista.
- Selezione dell'attrezzatura inadeguata
Devi usare gli strumenti giusti per fare un lavoro perfetto, e lo stesso vale per la rielaborazione BGA. L'attrezzatura deve avere la flessibilità e la raffinatezza desiderate. Dovrebbe consentire di sostenere un prevedibile, ripetibile, e processo controllato. Ciò include la robustezza per fornire calore come richiesto dal processo, controllo e rilevamento termico a circuito chiuso, e capacità di gestione per la sostituzione e la rimozione. Così, you must use the best equipment available because it is directly related to the quality of ball grid array rework.
- Scarso sviluppo del profilo
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.
- Preparazione impropria
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.
- Danno collaterale da calore
Il riflusso delle connessioni a saldare dei componenti adiacenti può provocare la deumidificazione, danni al piombo e alle pastiglie, ossidazione, giunti affamati, traspirante, danni ai componenti, e altri problemi. Ciò può portare a numerosi problemi di rilavorazione. L'operatore di rilavorazione BGA deve essere sempre l'effetto del calore sul dispositivo BGA e sui componenti adiacenti. L'obiettivo qui è ridurre al minimo la migrazione del calore oltre il componente BGA in fase di rilavorazione.
- Ispezione post-posizionamento insufficiente
È difficile osservare ad occhio nudo cosa si trova sotto un componente BGA. Ma oggi, sono disponibili sofisticate macchine a raggi X., che ci permettono di vedere di seguito la componente BGA. Questo aiuta ad evitare problemi come un cattivo posizionamento, svuotamento eccessivo, e scarso allineamento. Un operatore di un sistema a raggi X necessita di una formazione adeguata per la corretta comprensione e interpretazione dell'immagine generata.
BGA Rework Station: Hot Air Stations Vs Infrared (IR) Stazioni
Esistono due tipi principali di stazioni di rilavorazione BGA:
- Stazioni di aria calda
- Infrarossi (IR) Stazioni
La principale differenza tra loro è il modo in cui riscaldano un BGA.
Hot-air rework stations use hot air for heating the BGAs. Ugelli di diametro variabile dirigono l'aria calda sulla zona del circuito stampato, che necessita di riparazioni. While for Infrared (IR) stazioni di rilavorazione, they use infrared precision beams or heat lights for heating the BGAs. I riscaldatori ceramici sono utilizzati dalle stazioni di rilavorazione IR di livello medio-basso, e usano le feritoie per isolare le aree di messa a fuoco su un BGA. Le stazioni di rilavorazione IR di livello superiore utilizzano fasci di messa a fuoco, che forniscono un migliore isolamento al BGA senza causare danni termici alle regioni adiacenti. Possiamo focalizzare il raggio con intensità e portata variabili su varie aree del BGA.
How to Choose the Right BGA Rework Station?
Per decidere se andare con aria calda o IR per la tua azienda, è necessario considerare entrambe le loro caratteristiche e tenere conto di come si esibiranno nel proprio ambiente di lavoro. È necessario tenere conto dei seguenti parametri quando si decide sulle stazioni di rilavorazione BGA:
- Controllo della temperatura
Le stazioni di rilavorazione ad aria calda di solito concentrano l'aria riscaldata sulla parte superiore e utilizzano un riscaldatore per schede non focalizzato per la parte inferiore. Il flusso d'aria si riscalderà sopra il BGA e sotto di esso, anche.
Le stazioni di rilavorazione IR non includono un fuoco sul lato inferiore per l'aria riscaldata. Le stazioni di rilavorazione IR utilizzano tipicamente una luce di calore dotata di un diffusore nero che rende più facile riscaldare il BGA in modo uniforme.
- Efficienza
Le stazioni di rilavorazione ad aria calda hanno ugelli che consentono di focalizzare il flusso d'aria su diverse aree di BGA. 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.
Le stazioni di lavoro IR non hanno bisogno di ugelli poiché ogni raggio può rimettere a fuoco secondo il comando dell'operatore. Ma potrebbe essere necessario più tempo per portare i dettagli più delicati alla temperatura richiesta. Poiché le stazioni di lavoro IR sono molto sofisticate; perciò, employees will need more time to develop the required skills.
- Specifiche PCB
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. Attualmente, a majority of BGAs are lead-free which necessitates higher temperatures for reworking than did previous tin-lead solder solutions.
Ulteriori letture: Saldatura al piombo vs. Saldatura senza piombo: Quale dovresti scegliere
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.
Conclusione
Una rilavorazione BGA efficace richiede una configurazione di fascia alta, un ambiente di lavoro sofisticato, e uno staff operativo ben preparato. Molte aziende manifatturiere non hanno il capitale o le risorse per organizzarle e finiscono per produrre BGA di scarsa qualità. 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. Sentiti libero di Contattaci se hai ulteriori domande o se desideri richiedere un potenziale preventivo.
