BGA-Nacharbeitsstation

Die Temperaturkontrolle der BGA-Nacharbeitsstation ist sehr wichtig

Die benutzerfreundlichsten Rework-Stationen sind solche, die oben und unten mit Präzisionsheizgeräten ausgestattet sind. Mit diesem Design können Sie die Temperatur an beiden Enden der Leiterplatte konstant halten. Heißluft-Rework-Stationen verwenden normalerweise fokussierte Heißluft oben und eine unfokussierte Platinenheizung für den unteren Teil des Heizbereichs. Der Luftstrom erwärmt sowohl den BGA als auch die Platine. Der untere Teil des Heizbereichs besteht entweder aus einer Plattenheizung oder einer Infrarotlichtheizung. Bei bestimmten Modellen ist die Platte mit Löchern ausgestattet, durch die Heißluft hindurchströmen kann. Wenn der Bereich, den Sie erhitzen möchten, klein ist, müssen Sie den Bereich möglicherweise direkt über einem der Löcher in der Platte platzieren, aus denen Wärme austritt. Es kann sogar erforderlich sein, die Stelle zu markieren, an der die Leiterplatte platziert wurde. Wenn das Loch und die Stelle nicht richtig ausgerichtet sind, kann das Lot auf die falsche Temperatur erwärmt werden. Darüber hinaus sollten Rework-Stationen mit einem Softwareprogramm zum Einstellen der Temperaturen und zum Anpassen der Temperatur für jede der Heizungen auf die genauen Gradzahlen ausgestattet sein, die für das jeweilige Projekt erforderlich sind. Bei richtiger Konstruktion kalibriert die Rework-Station die Temperatureinstellung der Software und die Temperatur der aus der Düse austretenden Wärme. Das Hauptproblem besteht darin, dass die Luft an der Unterseite nicht fokussiert ist, was es schwierig macht, eine gleichmäßige Wärmeverteilung zwischen Ober- und Unterseite einer bestimmten Platine zu gewährleisten. Ohne eine Funktion, die die Luft entlang der Unterseite der Leiterplatte fokussiert, müssen Sie die Temperatur an der Unterseite des Heizfachs möglicherweise manuell anpassen. Die Unterseitenheizungen an IR-Rework-Station-Modellen sind so konstruiert, dass die erhitzte Luft nicht auf der Unterseite fokussiert ist. Einige IR-Rework-Stationen verwenden ein Wärmelicht mit einem schwarzen Diffusor, der es erleichtert, die Leiterplatte gleichmäßig von einem Ende zum anderen zu erhitzen. Da die Software nicht mit der Wärme der Infrarot-Unterheizung kalibriert werden kann, kann es bei bestimmten Geräten zu Temperaturabweichungen von bis zu 100 Grad C kommen. Bei bestimmten Modellen können Sie die Temperatur mit der Software nicht einmal in Grad einstellen. Stattdessen können Sie die Temperatur nur in Prozent einstellen, was die richtigen Einstellungen noch schwieriger machen kann. Möglicherweise müssen Sie Thermoelemente auf der Leiterplatte platzieren und die Temperaturen häufig überprüfen. Zu Beginn des Prozesses besteht die Gefahr, dass einige der Chips durchbrennen.

Wichtige Merkmale, die beim Kauf einer BGA-Nacharbeitsstation zu berücksichtigen sind

Heißluft-BGAs führen Luft mit einer Pumpe zu. Daher erzeugen Heißluft-Rework-Stationen normalerweise ein gewisses Maß an Lärm. Neuere Modelle sind normalerweise mit leiseren Pumpen ausgestattet, obwohl das Geräuschproblem immer noch ein Faktor ist, den Sie akzeptieren müssen, wenn Sie diese Art von Rework-Station verwenden. IR-Stationen erzeugen normalerweise überhaupt keinen Lärm. Wenn Sie den Lärmpegel Ihrer Rework-Maschine begrenzen müssen, ist eine IR-Station die bessere Option. Lärm kann in bestimmten Umgebungen ein Problem sein, insbesondere wenn bereits mehrere laute Maschinen gleichzeitig in Betrieb sind. Heißluft-Rework-Stationen sind mit Düsen ausgestattet, die es Benutzern erleichtern, den Luftstrom auf verschiedene Bereiche einer Leiterplatte zu fokussieren. Wenn der Prozess von einem erfahrenen Paar Hände durchgeführt wird, kann die Aufgabe mit einem Heißluft-BGA oft schneller abgeschlossen werden, da solche Einheiten es einfach machen, die empfindlicheren Details zu isolieren, die schwer zu erhitzen sein können. Mit einem Fokusstrahl-IR müssen Sie keine Wärmedüsen unterschiedlicher Größe kaufen, da jeder Strahl auf Ihren Befehl neu fokussiert werden kann. Es dauert jedoch oft länger, empfindlichere Details auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Manchmal kann der IR-Strahl die helleren Details auf einem Ball Grid Array nicht erhitzen. Ein besonderer Problembereich mit IR-Strahlen sind die silbernen Punkte auf einem BGA, die oft mit schwarzem Klebeband auf die nötige Temperatur gebracht werden müssen. Darüber hinaus hängt Ihre Erfolgsquote mit einer Rework-Maschine davon ab, ob das Gerät für das Volumen an Rework-Arbeiten ausreicht, das Sie an einem bestimmten Tag erledigen möchten. Die beste BGA-Rework-Station für hohe Arbeitsmengen ist im Allgemeinen eine Heißluftstation. Eine Heißluftstation erleichtert das Erhitzen des Lots und ermöglicht schnellere Fertigstellung der Arbeit. Heißluftmaschinen haben mehr Teile und Zubehör, da Sie Düsen unterschiedlicher Größe benötigen. Dies kann ihre Reparatur und Wartung komplizierter machen. IR-BGAs bestehen aus weniger komplexen Teilen, was eine weniger komplizierte Wartung und Reparatur ermöglicht. Auf der anderen Seite gibt es bei diesen Geräten eine ganze Bandbreite an Qualität, da einige der preisgünstigen Modelle normalerweise mit minderwertigen Teilen ausgestattet sind, die eine unterdurchschnittliche Leistung bieten. Wenn es darum geht, einen komplexeren Aufgabensatz mit einer IR-Rework-Station geringerer Qualität auszuführen, sind oft zusätzliche Werkzeuge erforderlich. Sie sollten auch berücksichtigen, wie häufig die jeweilige Einheit gewartet werden muss. Wenn eine Nacharbeitsstation aus zahlreichen komplizierten Teilen besteht, kann die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls eine echte und kostspielige Bedrohung darstellen. Wenn die Nacharbeitsmaschine aus einem Minimum an Teilen besteht und dennoch hervorragende Ergebnisse liefert, haben Sie wahrscheinlich die beste Nacharbeitsstation gefunden. Ein weiteres wichtiges Merkmal einer Nacharbeitsstation ist ein automatischer Kühlventilator. Mit dieser Funktion werden die Leiterplatte und alle Heizelemente in der Maschine bei Bedarf gekühlt. Während Sie an einer Leiterplatte nach der anderen arbeiten, kühlt sich das Gerät zwischen jeder Leiterplatte automatisch nach Bedarf ab. Ein Kühlventilator ist für die Projekteffizienz bei den meisten Nacharbeitsstationen unerlässlich, da diese zwischen den Anwendungen dazu neigen, langsam abzukühlen. BGA-Maschinen, die gebohrte Metallplatten verwenden, können besonders lange zum Abkühlen brauchen. Die Größe und Empfindlichkeit Ihrer Leiterplatten kann sich auch darauf auswirken, welche Art von Nacharbeitsstation für Ihre Abläufe am besten geeignet ist. Einige Maschinen können Leiterplatten mit einer Größe von bis zu 36 Zoll aufnehmen. Der Platz innerhalb des Heizelements sollte groß genug sein, um die Leiterplatte auf bis zu 150 Grad C zu bringen. Dies sollte dazu beitragen, mögliche Verformungseffekte auszugleichen. Auch das Alter Ihrer Platinen kann Einfluss darauf haben, welche Maschine die beste ist. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich bleifreies Löten zum neuen Standard in der Fertigung entwickelt. Folglich erfordert die Nachbearbeitung neuerer Leiterplatten höhere Temperaturen. Bei älteren Leiterplatten war für die Nachbearbeitung weniger Wärme erforderlich, da Zinn-Blei-Lot bei niedrigeren Temperaturen schmilzt. Wenn Sie hauptsächlich mit neueren Leiterplatten arbeiten, benötigen Sie möglicherweise eine leistungsstärkere Station, die höhere Temperaturen erreichen kann.

Funktionsprinzip der BGA-Nacharbeitsstation

Fachleute, die bereits an BGA-Nacharbeitsstationen gearbeitet haben, wissen, dass das „Aufwärmen“ die Voraussetzung für eine erfolgreiche Nacharbeit ist. Eine längere Verarbeitung von Leiterplatten bei hohen Temperaturen (0 Grad) bringt viele potenzielle Probleme mit sich. Thermische Schäden wie Verformungen von Pads und Leitungen, Delamination des Substrats, weiße Flecken oder Blasenbildung und Verfärbungen. Die „unsichtbaren“ Schäden an Leiterplatten durch hohe Temperaturen sind sogar noch schwerwiegender als die oben aufgeführten Probleme. Der Grund für die enorme thermische Belastung liegt darin, dass bei plötzlichem Kontakt von Leiterplattenkomponenten bei Raumtemperatur mit einem Lötkolben mit einer Wärmequelle von etwa 370 Grad, einem Entlötwerkzeug oder einem Heißluftkopf zur Unterbrechung der lokalen Erwärmung ein Temperaturunterschied von etwa 349 Grad auf der Leiterplatte und ihren Komponenten auftritt, was zum „Popcorn“-Phänomen führt. Unabhängig davon, ob die Leiterplattenmontageanlage Wellenlöten, Infrarot-Dampfphasen- oder Konvektions-Reflow-Löten verwendet, erfordert jede Methode im Allgemeinen eine Vorwärmung oder Wärmeschutzbehandlung, und die Temperatur beträgt im Allgemeinen 3 Grad. Vor der Implementierung des Reflow-Lötens kann ein einfaches, kurzfristiges Vorheizen der Leiterplatte viele Probleme während der Nacharbeit lösen. Dies wird seit mehreren Jahren beim Reflow-Lötprozess erfolgreich eingesetzt. Daher sind die Vorteile des Stoppens des Vorheizens bei der Verbreitung von Leiterplattenkomponenten vielfältig.