Advancements in Ball Grid Array technology have improved the packaging of electronic components delivering enhanced performance and greater reliability for today’s electronics. Echter, 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:
- Component verwijderen
Een BGA-nabewerking moet worden voorverwarmd voordat een onderdeel wordt verwijderd. We passen plaatselijke warmte toe vanaf de bovenkant van de component en het soldeersel smelt. Vervolgens verwijderen we het onderdeel via een vacuüm uit de BGA.
- Site Dressing en soldeer verwijderen
Deze stap vereist armaturen om de component naar beneden te houden terwijl het blootliggende soldeer naar boven is gericht. Vervolgens wordt het onderdeel plat gehouden door het vacuüm van onderaf, en vacuüm aan de bovenkant maakt het verwijderen van het resterende soldeer mogelijk.
- Componentbevestiging en opnieuw solderen
Nadat we de componenten hebben verwijderd en de sites hebben schoongemaakt, dan is de volgende en laatste stap opnieuw solderen. In deze stap, we bevestigen gerepareerde of vervangende componenten weer aan de BGA door middel van solderen. Een aanvullende techniek is het dompelen in soldeer, waar we de BGA onderdompelen in een vooraf bepaalde soldeerarmatuur.
6 Veelvoorkomende fouten bij het herwerken van BGA
The operator must have deep knowledge of the ball grid array rework and skilled hands for handling delicate components. Hier zijn zes veelvoorkomende BGA Rework-fouten die u moet vermijden:
- Ongepaste training van operators
We kunnen dit niet genoeg benadrukken. BGA rework-technici moeten veel ervaring hebben, een passende opleiding hebben genoten, en ontwikkelde vaardigheden. Een BGA rework-technicus moet de tools begrijpen, het gebruikte materiaal, de processtappen, en de betrokken parameters. The technician must be able to evaluate the progress of a BGA reworking and scale it accordingly. Hij moet de aanwijzingen kunnen herkennen dat het proces niet op schema ligt.
- Onvoldoende apparatuurkeuze
U moet het juiste gereedschap gebruiken om een perfect werk te doen, en hetzelfde geldt voor de BGA-herwerking. De apparatuur moet de gewenste flexibiliteit en verfijning hebben. Het moet het mogelijk maken een voorspelbaar te handhaven, herhaalbaar, en gecontroleerd proces. Dit omvat de robuustheid voor het leveren van warmte zoals vereist door het proces, thermische regeling en detectie met gesloten lus, en behandelingsmogelijkheden voor vervanging en verwijdering. Zo, you must use the best equipment available because it is directly related to the quality of ball grid array rework.
- Slechte profielontwikkeling
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.
- Onjuiste voorbereiding
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.
- Bijkomende hitteschade
Het opnieuw plaatsen van aangrenzende soldeerverbindingen van componenten kan leiden tot nat worden, lood en pad schade, oxidatie, uitgehongerde gewrichten, vochtafvoer, schade aan onderdelen, en andere problemen. Dit kan leiden tot tal van nabewerkingsproblemen. De operator voor BGA-nabewerking moet te allen tijde het effect van warmte op het BGA-apparaat en aangrenzende componenten hebben. Het doel hier is om de migratie van warmte buiten de BGA-component tijdens herbewerking te minimaliseren.
- Onvoldoende inspectie na plaatsing
Het is moeilijk om met het blote oog waar te nemen wat er onder een BGA-component zit. Maar vandaag, geavanceerde röntgenapparatuur is beschikbaar, waardoor we hieronder de BGA-component kunnen zien. Dit helpt bij het voorkomen van problemen zoals een slechte plaatsing, overmatige lediging, en slechte uitlijning. Een operator van een röntgensysteem heeft de juiste training nodig om het gegenereerde beeld correct te begrijpen en te interpreteren.
BGA Rework Station: Hot Air Stations Vs Infrared (IR) Stations
Er zijn twee hoofdtypen BGA-herbewerkingsstations:
- Heteluchtstations
- Infrarood (IR) Stations
Het belangrijkste verschil tussen hen is de manier waarop ze een BGA verwarmen.
Hot-air rework stations use hot air for heating the BGAs. Nozzles met verschillende diameters richten hete lucht op het gebied van de printplaat, die moet worden gerepareerd. While for Infrared (IR) herwerkstations, they use infrared precision beams or heat lights for heating the BGAs. Keramische kachels worden gebruikt door de lage tot middelhoge IR-nabewerkingsstations, en ze gebruiken lamellen om de aandachtsgebieden op een BGA te isoleren. De IR-nabewerkingsstations op de bovenste laag gebruiken focusstralen, die zorgen voor een betere isolatie van de BGA zonder hitteschade aan de aangrenzende gebieden te veroorzaken. We kunnen de straal met verschillende intensiteit en reikwijdte focussen op verschillende delen van de BGA.
How to Choose the Right BGA Rework Station?
Om te beslissen of u voor uw bedrijf met hete lucht of IR wilt gaan, u moet rekening houden met beide kenmerken en rekening houden met hoe ze presteren in uw werkomgeving. U moet rekening houden met de volgende parameters bij het kiezen van uw BGA-herwerkstations:
- Temperatuurregeling
Herbewerkingsstations met hete lucht concentreren gewoonlijk verwarmde lucht op de bovenkant en gebruiken een ongerichte bordverwarmer voor het onderste gedeelte. De luchtstroom zal over de BGA en eronder verhitten, ook.
De IR-nabewerkingsstations hebben geen focus aan de onderkant voor verwarmde lucht. IR-nabewerkingsstations gebruiken meestal een warmtelamp die is uitgerust met een zwarte diffusor die het gemakkelijker maakt om de BGA gelijkmatig te verwarmen.
- Efficiëntie
De herwerkingsstations voor hete lucht hebben spuitmonden waarmee de luchtstroom op verschillende delen van BGA kan worden gericht. 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-werkstations hebben geen spuitmonden nodig, omdat elke straal opnieuw kan worden scherpgesteld volgens de instructies van de operator. Maar het kan langer duren om meer delicate details op de gewenste temperatuur te brengen. Omdat IR-werkstations erg geavanceerd zijn; daarom, employees will need more time to develop the required skills.
- PCB-specificaties
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. Momenteel, a majority of BGAs are lead-free which necessitates higher temperatures for reworking than did previous tin-lead solder solutions.
Further reading: Loodsoldeer vs. Loodvrije soldeer: Welke moet je kiezen
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.
Conclusie
Effectieve BGA-nabewerking vereist een hoogwaardige installatie, een verfijnde werkomgeving, en een goed opgeleid bedienend personeel. Veel productiebedrijven hebben niet het kapitaal of de middelen om deze te regelen en produceren uiteindelijk BGA's van slechte kwaliteit. 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. Voel je vrij om Neem contact met ons op als u nog vragen heeft of als u een mogelijke offerte wilt aanvragen.
