BGA-Rework

Bei vielen Firmen gibt
es Vorbehalte gegen-
über dem Einsatz von
BGAs und der damit
verbundenen Repara-
turen. Dabei stellt sich
das Rework an mit
BGAs bestückten
Baugruppen meist als
unkomplizierter her-
aus, als zunächst an-
genommen. In der
Regel lassen sich
BGAs sogar einfacher
austauschen als Fine
-Pitch-Bauteile wie
QFPs.

Video
BGA Rework Desoldering

Video
BGA Rework Soldering

Welche Probleme sehen Anwender bei BGAs?

Das - eigentlich einzige - Problem, das Anwender beim Einsatz von BGAs sehen, sind die optisch - zumindest mit dem Auge nicht erkennbaren - Anschlüsse (Balls). Dies ist mehr ein psychologisches Problem (man traut nur dem was man sieht) als ein tatsächliches. Denn auch auf der Fertigungslinie muss der Prozess "stehen" und wird nicht mit dem Auge inspiziert. Davon abgesehen, auch bei einem Fine-Pitch-QFPs ist eine optische Beurteilung der Lötverbindung nur sehr schwer möglich, da der unter dem Pin liegende, und für die Qualität der Verbindung entscheidende "Meniskus" kaum dem Auge des Betrachters zugänglich ist.

Sichere Reparatur von Baugruppen mit BGAs

Bedingt durch die nicht direkt zugänglichen Pins (Balls) der BGAs scheidet beim Reparatur-Löten der klassische Weg per Kontaktlöten mit einem Lötkolben aus, bei dem in der Regel die Baugruppe sehr punktuell erwärmt wird, was einer schonenden Behandlung sowohl der Leiterplatte als auch des Bauteils nicht gerade förderlich ist. Da beim Löten/Entlöten von BGAs die Wärmezuführung kontaktlos zu erfolgen hat, führt dies in der Regel bei Verwendung professioneller Reworksysteme auch zu einem qualitativ hochwertigen Prozess, entsprechend dem der Serienfertigung. Unser System verfügt sowohl über eine Unterhitze zum verspannungsfreien Vorheizen der Baugruppe, als auch über eine Oberheizung, die sehr schonend und exakt regelbar ist. Als positiver Nebeneffekt solcher Reworksysteme kommt hinzu, mit diesem System die Fine-Pitch-Reparatur prozesskontrolliert durchgeführt werden kann.

Beim Löt-/Entlötvorgang wird beim Starten des Profils zunächst im Wesentlichen die Baugruppe mit einer möglichst großflächigen Unterheizung aufgeheizt, so dass sich die Wärmeenergie gleichmäßig und verspannungsfrei auf der Baugruppe verteilen kann. Über die Oberheizung wird nur sehr dosiert Energie zugeführt, um die Profilkennlinie nachzufahren und das Bauteil zu schonen. Erst in zunehmenden Verlauf des Prozesses wird die Wärmezuführung über die Oberheizung gesteigert und so die Lötstelle über den Schmelzpunkt geführt. Nach dem Aufschmelzen der Balls wird das BGA beim Entlötvorgang mittels einer Vakuumaufnahme von der Leiterplatte abgehoben.

Wie wird das neue Bauteil eingelötet?

Der Einlötvorgang verläuft, was den eigentlichen Lötvorgang betrifft, entsprechend dem Auslötvorgang. Es kommen jedoch zwei Punkte hinzu. Der erste Punkt ist, dass das Bauteil an der richtigen Stelle der Baugruppe abgesetzt werden muss. Dazu wird das Bauteil mit einem Vakuum angesaugt, und über dem BGA-Layout auf dem Board positioniert. Um es exakt an der richtigen Stelle abzusetzen, wird eine optische Positioniereinheit eingesetzt. Über eine Kamera und einen Videobildschirm lassen sich damit übereinanderliegend die Bauteilunter- und die Platinenoberseite anzeigen, und diese dann über diverse Verstellmöglichkeiten zur Deckung bringen, bevor das BGA abgesetzt wird.

Wann ist BGA-Reballing sinnvoll?

Abgelötete BGAs, die wieder eingelötet werden sollen, lassen sich mit neuen Balls versehen. Bei den meisten Reparaturen wird darauf jedoch aus Kostengründen verzichtet und ein neues Bauteil eingelötet. Es gibt jedoch durchaus Fälle bei denen BGAs "reballed" werden. Einige Gründe dafür sind zum Beispiel:

• das Bauteil ist sehr teuer
• der Entwicklungsabteilung steht nur eine begrenzte Anzahl Bauteile-Muster (zum Besipiel von ASICs) zur Verfügung, welche jedoch in Prototypensystemen mehrfach verwendet werden müssen
• das BGA soll zu Fehleruntersuchungen nach dem Auslöten einem elektrischen Test unterzogen werden
• Bauteile sind abgekündigt und auf dem Markt nicht mehr erhältlich.