Wackelkontakt am Flip-Chip beseitigen

Der einzige, mit annehmbarer Erfolgsaussicht, gangbare Weg ist 
folgender:

Chip komplett entlöten (mit Reworkstation für BGA), Platine säubern, BGA 
(Flip Chip) säubern, BGA reballen und mit entsprechender Reworkstation 
wieder auflöten.

Da das Equipment dafür mehrere Tausend Euro kostet und man dazu noch 
entsprechend Erfahrung im Umgang mitbringen muss ist das definitiv 
nichts für Hobbybastler. Sollte die Platine wirklich wertvoll sein und 
auch nicht so leicht zu ersetzen kannst du dich bei Firmen umsehen, 
welche Notebooks / Handys reparieren. Mit reparieren meine ich in dem 
Fall aber wirklich die Chips tauschen und nicht nur Baugruppentausch.

Kosten wird dich das aber sicherlich >150€

Das Gerät ist ein Monitor, dessen aktueller Wert ca. 300€ ist. Ich habe 
auch schon die Komplette Platine als Ersatz im Netz gefunden, knapp 150$ 
inkl. Versand exkl. eventueller Zollgebühren.

In der Bucht gibt es Reballing Sets. Wahrscheinlich werde ich zunächst 
das ausprobieren. Nach viele Youtube-Videos scheint das Vorgehen klar zu 
sein:

- Platine gleichmäßig auf ca. 100°C erwärmen.
- Chip mit Heißluft auf ca. 200°C erwärmen.
- Chip entfernen.
- Platine und Chip mit Entlötlitze bearbeiten und mit 99%-Alkohol 
reinigen.
- Chip mit neuen Lötkugeln bestücken und auf 200°C erwärmen.
- Chip auf dem Board positionieren.
- Schritt 1 und 2 wiederholen.
- Alles langsam abkühlen lassen.

Üben kann man so etwas ja zunächst an einer kaputten Grafikkarte.

Die einzigen Bauteile, um die ich mir Sorgen mache, sind die Elkos. 
Andererseits lassen sie sich auch problemlos ersetzen.

STMler schrieb:
> Woher kommen denn die 200°C?
> (Bleifreies Lot hat nen höheren Schmelzpunkt als verbleites... soweit
> ich weiss meist über 200°C...)

Laut Verkäufer handelt es sich um SN63PB37 (Sn 63% Pb 37%) mit 
Schmelzpunkt um 183°C.

Also dann ... Reballing-Kit ist unterwegs. Nun brauche ich noch eine 
Heißluftpistole und einen zweiten Thermometer.

Erstes Testobjekt wird wohl die GPU einer einfacheren Grafikkarte sein. 
Ich werde berichten, so in drei Wochen ...

Notiz an mich: Liste für die Durchführung ergänzen um

0. Platine mehrere Stunden bei ca. 100°C vorbacken, um eventuell 
angesammeltes Wasser in den Bauteilen zu verdampfen. Siehe 
Popkorn-Effekt ...

meckerziege schrieb:
> ber wieviel die Nutzen sei mal dahingestellt.

Ich sage mal so:
Habe zwei der legendären nVidia 8800er gebacken, für 15Minuten auf (Laut 
billig Pizzaofen 140°C) und diese laufen nun seid 2Jahren wieder 
Problemfrei.

Das mit den 140°C glaube ich selber nicht, ist nunmal das was mein 
Pizzaofen sagt.

Reballing-Werkzeug gibt es sogar schon beim Internetwarenhaus mit A :) 
Aber umgehen könnte ich damit auch erstmal nicht...

Eine Frage zum Abkühlen nach dem Reflow: Auf 
http://www.zeph.com/pap1.html wird empfohlen (Abschnitt 1.5), das PCB 
aktiv abzukühlen, weil langsames Abkühlen zu schlechteren Lötstellen 
führt. In dem Sinne reicht es aber, nur das gelötete Bauteil möglichst 
schnell bis unter die Schmelztemperatur des Lötzinns abzukühlen, oder? 
Meiner Meinung nach ist zu rasches Abkühlen des ganzen Boards auf 
Zimmertemperatur kontraproduktiv. Aber ich bin ja auch ein Laie.

Na wegen thermischen Spannungen. Aber laut gewissen Richtlinien sollte 
die Temperaturkurve beim Abkühlen einen Gradienten > 6K/s haben. Somit 
ist eine schnelle Abkühlung sogar erwünscht.

Warum?

Ist das eine Abwägung zwischen Beanspruchung der Bauteile (langsame 
Abkühlung = länger heiß) und Beanspruchung des Boards / der Lötstellen 
(schnelle Abkühlung)?

So, die ersten Versuche waren ... lehrreich. Zwei alte Grafikkarten 
mussten dran glauben. Beim ersten Versuch ging vieles schief. Zunächst 
poppte die Trägerplatine der GPU auf. Dann habe ich die Leiterbahnen des 
Boards beim Entfernen von altem Lötzinn beschädigt (Lack abgetragen, 
Lötpads abgerissen). Der zweite Versuch mit der selben Grafikkarte ging 
besser aus. Keine Delaminierung der Trägerplatine (war ein kleinerer 
Chip, ein PCIe-AGP-Adapter). Gleiches Spiel mit einer weiteren 
Grafikkarte: GPU poppt auf, der PCIe-AGP-Adapter nicht. Dabei habe ich 
die Karte diesmal 15 Minuten bei 100°C im Ofen "getrocknet". Entweder 
sind die Adpaterchips widerstandsfähiger oder sie waren tatsächlich 
trockener als die GPUs. Das macht durchaus Sinn, denn die Adapterchips 
waren ja auch länger heiß. Bei den nächsten Versuchen (Sout-/Northbridge 
eines Motherboards) werde ich vorsichtshalber mehrere Stunden bei 100°C 
vorbacken.

>  Dabei habe ich die Karte diesmal 15 Minuten bei 100°C im Ofen
> "getrocknet".

Vor der Bestückung wird normalerweise 24Stunden bei ~120Grad gebaken 
(wenn die Bauteile nicht mehr versiegelt waren). Damit auch die letzte 
Feuchtigkeit rausgeht. Mit den 15 Minuten wirst du also quasi nix 
erreicht haben.

Habe die info schon in verschiedenen Datenblättern gelesen.

Die Rede war eig. immer von 125°C für 8-24Stunden. Zeiten waren 
unteschiedlich aber immer mehrere Stunden.

Heute kam endlich das Reballin-Set. Nach einigen Stunden Fummelei habe 
ich beide PCIe-AGP-Adapter wieder aufgelötet, wobei der Zweite Versuch 
wesentlich schneller von Statten ging. Beim ersten Versuch habe ich den 
Chip zunächst nicht genug erhitzt, nur eine Seite hat sich gesetzt. Erst 
beim zweiten Durchgang lag der Chip dann parallel zur Platine. Der 
zweite Versuch ging dann allerdings reibungsfrei ab. Dabei habe ich die 
Chiptemperatur mit einem IR-Thermometer gemessen. Auf der Rückseite des 
Boards direkt unter dem Chip war zusätzlich ein Thermoelement. Ich habe 
bei 190°C Boardtemperatur bzw. 220°C Chiptemteratur aufgehört zu wärmen.

Den ersten Chip habe ich dann mit einem Schreubenzieher abgerissen. Es 
sind keine Kurzschlüsse zu sehen. Die meisten Kugeln sind auf dem Board 
geblieben, manche auf dem Chip. Ob es kalte Lötstellen gab, kann ich 
aber nicht beurteilen. Den zweiten Chip habe ich wieder entlötet.

Das Entlöten klappt mittlerweile sehr gut. Vor allem die 
Temperaturmessung auf der Boardrückseite hat sich als sehr hilfreich 
herausgestellt. Zudem benutze ich nun statt Kolophonium das Amtech 
NC-559. Damit lassen sich Lotreste deutlich einfacher entfernen.

Als weiteres Versuchskaninchen habe ich ein Motherboard hergenommen. 
Nach drei Stunden Vorbacken bei ca. 110°C konnte ich keine Delaminierung 
beim Entlöten feststellen. Dabei lag das Board einige Jahre im Keller 
herum. Auch dieses Problem lässt sich also in den Griff bekommen.

Ach ja, die Vakuumpinzette ist ein Segen ... ;)

Hier noch einige Bilder nach dem Reballen.

Hallo Maxim,

welches Reballin-Set hast Du Dir gekauft? Wie sind Deine Erfahrungen mit 
dem Kit?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Guido C. schrieb:
> Hallo Maxim,
>
> welches Reballin-Set hast Du Dir gekauft? Wie sind Deine Erfahrungen mit
> dem Kit?
>
> Mit freundlichen Grüßen
> Guido

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=151017378990

Ich kann nur als Hobbybastler darüber urteilen. Alle Teile sind gut 
genug verarbeitet. Die Pinzette ist wirklich gut, es lässt sich sehr 
genau damit arbeiten. Die Schablonen sehen hochwertig aus, vermutlich 
gelasert. Die Halterung ist stabil und bietet genug Freiraum zum 
Einstellen / Ausrichten der Schablone. Das Flussmittel ist ebenfalls 
sehr gut, angeblich made in USA.

Ich habe heute die Northbridge eines Mobo ausgelötet. Im Anhang das 
Temperaturprofil der Platinenrückseite (direkt unter dem Chip gemessen). 
Zunächst habe ich die Platine gleichmäßig auf 120°C vorgeheizt und dann 
mit der Heizung des Chips begonnen. Leider ist die Temperaturmessung 
kurz vor dem Entnehmen des Chips ausgefallen.
Auffällig ist ein kleines Plateau bei 4 Minuten. Kann es sein, dass es 
an der Verflüssigung des Lötzinns lag?

Die Vakuumpinzette war bei der Nortbridge nicht stark genug. Obwohl der 
Lötzinn flüssig war, konnte ich den Chip nicht abnehmen 
(Oberflächenspannung). Ich musste den Chip ein paar Mal hin und her 
bewegen. Dabei wurde der Lötzinn zu den Seiten gedrückt. Erst dann ließ 
sich der Chip anheben. Mit einer besseren Vakuumpinzette wäre das 
wahrscheinlich nicht nötig gewesen.

> Auffällig ist ein kleines Plateau bei 4 Minuten. Kann es sein, dass es
> an der Verflüssigung des Lötzinns lag?

http://de.wikipedia.org/wiki/Schmelzw%C3%A4rme

Hallo Maxim,

vielen Dank für Deine Antwort. Wenn ich richtig informiert bin, wird bei 
dem von Dir gekauften Reballing-Set die Schablone vor dem Erhitzen der 
Lötkugeln entfernt. Wie kritisch ist es die Schablone vor dem Erhitzen 
so zu entfernen, dass alle Lötkugeln noch am rechten Platz sitzen?

Ich selbst habe leider noch keine Erfahrungen auf diesem Gebiet sammeln 
können. Im ersten Moment dachte ich, dass sogenannte "direct heat" 
Schablonen besser sind, da sie während des Erhitzen der Lötkugeln auf 
dem Bauteil verbleiben. Mittlerweile denke ich jedoch, dass es besser 
ist das Bauteil samt Lötkugeln aus dem Reballing-Halter zu nehmen, um es 
zunächst auf einer Heat-Plate auf ca. 100°C zu erwärmen. Das 
anschließende "beballen" mittels Heißluft sollte dann recht gut möglich 
sein, da der Reballing-Halter die Wärmeverteilung nicht beeinflusst. Wie 
ist Deine Einschätzung hierzu?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Guido C. schrieb:
> Hallo Maxim,
>
> vielen Dank für Deine Antwort. Wenn ich richtig informiert bin, wird bei
> dem von Dir gekauften Reballing-Set die Schablone vor dem Erhitzen der
> Lötkugeln entfernt. Wie kritisch ist es die Schablone vor dem Erhitzen
> so zu entfernen, dass alle Lötkugeln noch am rechten Platz sitzen?

Wenn die Schablone sauber ist und sie den Chip nicht driekt berührt (da 
sonst das Flussmittel in die Schablonenlöcher gelangt), ist das 
überhaupt kein Problem.

Hallo,

Maxim S. schrieb:
> Wenn die Schablone sauber ist und sie den Chip nicht driekt berührt (da
> sonst das Flussmittel in die Schablonenlöcher gelangt), ist das
> überhaupt kein Problem.

Vielen Dank für den Tipp.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Ich habe einen Chip, der unterschiedliches Raster innen (0,6mm) bzw. 
außen (0,5mm) hat. Die Pads sind innen auch größer. Müssen in diesem 
Fall für größere Pads auch größere Kugeln genommen werden (bei gomogenen 
Layouts ist das ja klar).

Hallo,

Maxim S. schrieb:
> Ich habe einen Chip, der unterschiedliches Raster innen (0,6mm) bzw.
> außen (0,5mm) hat. Die Pads sind innen auch größer. Müssen in diesem
> Fall für größere Pads auch größere Kugeln genommen werden (bei gomogenen
> Layouts ist das ja klar).

In diesem Fall wäre es fast schon sinnvoll eine Schablone¹ zu haben mit 
der man zunächst nur die Lötkugeln der Größe X aufbringt und verlötet. 
Im nächsten Schritt könnte man dann die Lötkugeln der Größe Y aufbringen 
und verlöten. Ein Nachteil hierbei ist natürlich, dass das Bauteil 
einmal mehr erhitzt werden muss.

¹ Das Ganze könnte man auch erreichen, indem man die Löcher für die 
Lötkugeln der Größe Y zunächst abklebt.

Mit freundlichen Grüßen
Guido