Forum: Platinen BGA selber löten


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von Besucher (Gast)


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Hallo allerseits,

jetzt hab ich ein Projekt wo ich um eine BGA-Bauform nicht mehr drum rum 
komme. 194 Pins (14x14) mit 1mm Abstand. Es geht um 5 bis 10 Platinen, 
nicht alle auf einmal.

Welche Möglichkeiten gibt es, das kostengünstig zu löten? Wäre gut, wenn 
das Lötergebnis einigermaßen verlässlich wäre. Also bei 2 gelöteten 
Platinen (Prototypen) sollte zumindest eine in Ordnung sein.

Natürlich habe ich schon die Suchfunktion benutzt und mich im Internet 
grob umgeschaut, es gibt einige Beiträge, einige schon ein paar Jahre 
alt.

Was ich gefunden habe:
- Löten mit Heißluft. In YT-videos sieht das recht einfach aus, aber ob 
auch alle Pins verlötet sind, ist nicht klar.

- Reflowlöten mit dem T962 "Infrared IC Heater" (um 200EUR). Irgendwo 
habe ich gelesen, dass Infrarot nicht ideal ist, da hauptsächlich die 
Bauteile erwärmt werden und diese auch noch unterschiedlich die 
Wärmestrahlung absorbieren. Dann könnte man evtl. gleich mit Heißluft 
löten.

- "Von unten" mit Heißluft. Hier im Forum hat einer beschrieben, dass er 
die Platine mit dem Heißluftfön von der Rückseite her anbläst, der 
BGA-Chip liegt oben drauf. Wenn Pads direkt neben dem BGA-Gehäuse 
anfangen ihr Lötzinn zu verflüssigen, wartet er noch eine halbe Minute. 
Das Problem das ich sehe, ist, dass die Pads dann sehr unterschieddlich 
schnell heiß werden, je nachdem, ob Durchkontaktierungen in der Nähe 
sind, oder nicht.

- Von unten per Lötkolben. Es gab da wohl mal Adapterplatinen 
(Schmartboard), wo man von der Rückseite her mit dem Lötkolben erhitzt 
hat. Dass es die nicht mehr gibt, lässt mich vermuten, dass die Methode 
nicht besonders gut funktioniert hat.

Also, wer hat Erfahrung, kann etwas dazu sagen? Was ist eine 
zuverlässige Methode für den Hausgebrauch? Gibt es noch andere 
Möglichkeiten?
Oder gibt es das mittlerweile als günstige Dienstleistung?

Danke schonmal!

von René F. (therfd)


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Ohne Röntgengerät kann man nie sicherstellen ob ein BGA komplett 
verlötet ist, wenn er sich aber gleichmäßig abgesenkt hat, ist das schon 
mal ein gutes Zeichen.

Mit Heißluft habe ich schon mehrere BGAs getauscht, wichtig ist hier nur 
die perfekte Vorbereitung mit Flussmittelgel und sauberer Platzierung 
des Bausteins. Das vom Hersteller vorgegebene Lötprofil hältst du damit 
aber nie ein.

Infrarot funktioniert auch recht gut, bei grünen Leiterplatten und BGAs 
mit Metalldeckel kann es aber schnell passieren, das die Leiterplatte 
heißer wird als das BGA.

von Gustl B. (gustl_b)


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Moin, ich löte mit Heißluft. Funktioniert wunderbar, man muss aber ein 
paar Dinge beachten:

Der Chip kann schon geschmolzene Bällchen haben und absacken obwohl die 
Platine noch nicht heiß genug ist, also ohne dass eine tatsächlich 
Verbindung entsteht. Da hilft die Platine vorher ohne Chip zu erhitzen 
und mit Chip drauf ruhig lang genug zu erhitzen.

Vorher kann man auf die Pads Flussmittel auftragen. Ich nehme da nur 
eine sehr dünne Schicht, geht auch ganz ohne. Zu viel ist vielleicht 
nicht gut weil das bei Hitze rumblubbert und die Blasen dann das Lot 
rumschieben.

Zum Platzieren kann man gut den Stopplack nehmen. Da sind die Pads ohne 
Lack ja kleine Vertiefungen in die das BGA quasi einrastet wenn man es 
hin und her schiebt.

Dann sollte man offene Via in Pad vermeiden, denn die ziehen das Lot 
weg. Muss bei deinem Pitch auch noch nicht sein.

Beim Löten nicht von oben auf den IC drücken. Das Eigengewicht genügt 
wunderbar. Bei Druck können die Bällchen verrutschen und Verbindungen zu 
Nachbarn machen.

Die Pads vorher nicht verzinnen. Die sollten möglichst gleich flach 
sein.

Schön von oben mit dem Heißluftfön draufhalten. Dann warten bis der Chip 
etwas abgesackt ist und auch gleichmäßig abgesackt ist. Und danach noch 
weiter erhitzen für einige Zeit. Ich mache da noch 20 Sekunden 
zusätzlich.

Für die Platzierung kannst du auch Marker/Linien im Bestückungsdruck 
malen. Die Platzierung ist nämlich das größte Problem.

von ;) (Gast)


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Löt-Schablone, Lötkugeln und Fluxmittel hast du gar nicht erwähnt.
Bei Youtube gibts doch Videos, die das recht pragmatisch beschreiben.

https://www.youtube.com/results?search_query=BGA+l%C3%B6ten

Wichtig ist dabei, dass man ein Temperaturprofil, bzw. die 
Maximaltemperatur beachtet.

Besucher schrieb:
> Das Problem das ich sehe, ist, dass die Pads dann sehr unterschieddlich
> schnell heiß werden, je nachdem, ob Durchkontaktierungen in der Nähe
> sind, oder nicht.

Eher durch unterschiedliche Leitungsführung, wo Dukos auch zu zählen,
aber viel gewichtiger Masseflächen ohne Thermals sind, wo die Wärme
geschluckt wird. Dukos dürfen auch nicht zu dicht bei den Pads liegen
weil sonst die Gefahr besteht, dass das sich verflüssigte Lötzinn in
die Dukos fließt und auf dem Pad dann fehlt.
Bei Heißluft hat man eher das Problem, dass man das Vogelfutter dabei
fort bläst.
Ich würde mir Gedanken über einen umgebauten Pizzaofen oder käuflichen
Lötofen machen.
https://www.youtube.com/results?search_query=l%C3%B6tofen

von Peter P. (peterpo)


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Hallo Gustl,
kurze Frage, mit welcher Temperatur ca. arbeitest Du?
Gruß
Peter

von Tom D. (thomas_v858)


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;) schrieb:
> Löt-Schablone, Lötkugeln und Fluxmittel hast du gar nicht erwähnt.
> Bei Youtube gibts doch Videos, die das recht pragmatisch beschreiben.

wer nur fabrikneue BGAs verarbeitet braucht sich normalerweise nicht 
damit rumschlagen ;-)
Die kommen stets ready to use, mit Balls.

von Gustl B. (gustl_b)


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Peter P. schrieb:
> Hallo Gustl,
> kurze Frage, mit welcher Temperatur ca. arbeitest Du?

Das weiß ich selber nicht. Ich verwende einen Heißluftfön Steinel 
HL1800E und den drehe ich auf Stufe 3.
Ich finde das mit der Temperatur auch recht egal. Da kommt ein Luftstrom 
raus und der transportiert Wärme. Wenn da mehr Wärme je Zeiteinheit 
rauskommt, dann hält man eben mehr Abstand oder geht nicht so lange an 
die Platine.
Ich brate mit recht geringem Abstand drauf. Zum Vorheizen erstmal so 30 
Sekunden bei ca. 10 cm und dann ganz nah ran so < 5 cm.
Man sieht ja auch am Zinn ob es geschmolzen ist. Da kann man mit der 
Entfernung gut dosieren. Ja, braucht Übung, aber funktioniert. Schnapp 
dir mal alte Hardware, so Mainboards und so und löte da mal BGAs runter 
oder löte da mal ein anderes Package runter und wieder drauf.

von Besucher (Gast)


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Danke für die Antworten!

René F. schrieb:
> Infrarot funktioniert auch recht gut, bei grünen Leiterplatten und BGAs
> mit Metalldeckel kann es aber schnell passieren, das die Leiterplatte
> heißer wird als das BGA.
In dem Fall ist es kein Metallgehäuse.

Gustl B. schrieb:
> Der Chip kann schon geschmolzene Bällchen haben und absacken obwohl die
> Platine noch nicht heiß genug ist, also ohne dass eine tatsächlich
> Verbindung entsteht. Da hilft die Platine vorher ohne Chip zu erhitzen
> und mit Chip drauf ruhig lang genug zu erhitzen.
Wie positionierst du den Chip bei heißer Platine? Das stell ich mir 
schwierig vor.

> Dann sollte man offene Via in Pad vermeiden, denn die ziehen das Lot
> weg. Muss bei deinem Pitch auch noch nicht sein.
Die Vias sitzen alle zwischen den Pads und sollten daher mit 
Lötstopplack geschützt sein.

> Beim Löten nicht von oben auf den IC drücken.
Verständlich.

> Die Pads vorher nicht verzinnen. Die sollten möglichst gleich flach
> sein.
Aber HASL geht schon, oder?

> Die Platzierung ist nämlich das größte Problem.
Ich hab mir schon überlegt eine Schablone (als Platine) machen zu 
lassen, die kann ich dann ohne Chip ausrichten und anschließend den Chip 
einlegen. War aber nur eine Überlegung.


;) schrieb:
> Löt-Schablone, Lötkugeln und Fluxmittel hast du gar nicht erwähnt.
Ja, das wäre noch eine Frage, neue BGAs bringen ja ihre eigenen 
Lötkugeln mit. Ich dachte, dass Flussmittel dann reichen sollte.

> Eher durch unterschiedliche Leitungsführung, wo Dukos auch zu zählen,
> aber viel gewichtiger Masseflächen ohne Thermals sind, wo die Wärme
> geschluckt wird.
Daraufhin muss ich mein Layout noch mal anschauen. Versorgungen binde 
ich halt gerne "breit" an, mit 0,4mm, also fast in Pad-Breite (0,5mm). 
Signalleitungen in 0,15mm breite, um irgendwie zwischen den Pads und 
DuKos durchzukommen.

> Ich würde mir Gedanken über einen umgebauten Pizzaofen oder käuflichen
> Lötofen machen.
Käufliche im unteren Bereich habe ich nur den erwähnten T962 "IC Heater" 
gefunden. Noch einen Reflow-Ofen basteln wollte ich eigentlich nicht.


Achso, gibt es in der Verarbeitung einen Unterschied zwischen verbleit 
und bleifrei? Die BGA-Kugeln sind ja sowieso bleifrei.

von Gustl B. (gustl_b)


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Besucher schrieb:
> Wie positionierst du den Chip bei heißer Platine? Das stell ich mir
> schwierig vor.

Wie auch bei kalter Platine. Muss aber schneller gehen und tut weh wenn 
man sie anfasst. Sollte aber nicht so heiß sein, dass das Lot schmilzt.
Vorheizen muss aber nicht sein.

Besucher schrieb:
> Die Vias sitzen alle zwischen den Pads und sollten daher mit
> Lötstopplack geschützt sein.

Das ist gut.

Besucher schrieb:
> Aber HASL geht schon, oder?

Ja, aber warum nicht ENIG? Das ist bei einigen Herstellern Standard.

Besucher schrieb:
> Ich hab mir schon überlegt eine Schablone (als Platine) machen zu
> lassen, die kann ich dann ohne Chip ausrichten und anschließend den Chip
> einlegen. War aber nur eine Überlegung.

Sehe ich kritisch. Also ja kann man bestimmt machen, aber auch die 
Schablone kann sich bei Hitze verziehen und ausdehnen. Ich finde die 
braucht man nicht. Markierungen auf der Platine die den Umriss des ICs 
zeigen sind praktisch.

Besucher schrieb:
> Daraufhin muss ich mein Layout noch mal anschauen. Versorgungen binde
> ich halt gerne "breit" an, mit 0,4mm, also fast in Pad-Breite (0,5mm).
> Signalleitungen in 0,15mm breite, um irgendwie zwischen den Pads und
> DuKos durchzukommen.

Genau die Wärme geht dann unterschiedlich gut weg zur angeschlossenen 
Lage in der Platine. Ist aber egal wenn man das lang genug heiß macht 
damit das alles über der Schmelztemperatur ist.

von Besucher (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Ich verwende einen Heißluftfön Steinel
> HL1800E und den drehe ich auf Stufe 3.
Ist da der Luftstrom nicht zu stark? Mit der Gefahr dass der Chip 
verrutscht.

Gustl B. schrieb:
> Ja, aber warum nicht ENIG? Das ist bei einigen Herstellern Standard.
Ich dachte es ist vielleicht hilfreich, wenn die Platine schon benetzt 
ist.

von Gustl B. (-gb-)


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Besucher schrieb:
> Ist da der Luftstrom nicht zu stark? Mit der Gefahr dass der Chip
> verrutscht.

Der Fön hat 2 verschiedene Stufen/Geschwindigkeiten und er hat einen 
Aufsatz für die Düse mit kleinerem Querschnitt.

Man bekommt also 4 verschiedene Geschwindigkeiten. Ich verwende 
eigentlich nur die langsame Stufe und dann für kleine Arbeiten die dünne 
Düse/Aufsatz und für große Lötvorhaben wie ein dickes BGA draufbraten 
dann kleinen Aufsatz um das flächiger zu erwärmen.

Ja, mit Düse/Aufsatz ist dr Luftstrom schon recht hoch, da ist es 
schwierig ein neues kleines/leichtes Bauteil (z.B. RCL 0402) auf die 
Platine zu setzen, denn wenn man es mit der Pinzette loslässt und es 
aber noch nicht an beiden Enden Kontakt mit dem Zinn hat, dann fliegt 
das weg. Auch größere Bauteile fliegen weg wenn die ungünstig Luftzug 
bekommen und noch keinen Kontakt zum Zinn haben. Aber das ist Übung. Bei 
einem QFN z. B. verzinne ich die Pads, halte den Fön drauf und mit der 
anderen Hand platziere ich das Bauteil. Das halte ich so lange fest, bis 
es flach auf der Platine liegt und Kontakt mit dem Zinn hat. Danach 
lasse ich es los und schiebe es nur noch in Postion. Das Trick ist auch, 
die Richtung der Luft zu verwenden. Wenn die Luft von oben auf das 
Bauteil drückt, dann bleibt das schön liegen, wenn man von der Seite ran 
geht, dann kann es wegfliegen. Verlötete Bauteile ohne viel 
Angriffsfläche oder mit hoher Masse bleiben wunderbar wo sie sind. 
Schwierig sind Bauteile die kaum Masse haben aber groß sind. Tantal 
Kondensatoren z. B. wackeln hin und her wo gleich große MLCC noch schön 
liegen bleiben.

Nein, der Chip der noch keinen Kontakt zu den Pads hat wird dir nicht 
wegrutschen wenn du

- senkrecht mittig von oben mit der Luft draufhältst
oder/und
- vorher die Pads mit Flussmittel bestreichst. Ich verwende da das 
Amtech 559 und da gibt es einen kleinen Trick. Das Flussmittel wird zwar 
bei Erwärmung flüssig, aber nach längerer Erwärmung dann auch 
zähflüssiger, wie Honig. Damit kannst du also deinen IC auf die Platine 
kleben. Es reicht eine minimal dünne Schicht Flussmittel. Nachteil: Mit 
Flussmittel auf den Pads lässt sich der IC nicht mehr so schön 
positionieren wenn man die Vertiefungen der Pads verwenden möchte.

Besucher schrieb:
> Ich dachte es ist vielleicht hilfreich, wenn die Platine schon benetzt
> ist.

Hm, weiß ich nicht. Ich mag ENIG weil das schön flach ist und das Zinn 
sehr gut annimmt. Probiere das doch mal aus. Ich weiß nicht ob es dr das 
wert ist, aber sonst bestell dir doch eine Platine mit 
BGA-(unendlich-)Raster und dann bestellst du dir den billgsten IC mit 
deinem BGA und macht ein paar Lötversuche. Weil das dann egal ist kannst 
du sogar mit Zerstörung nachgucken ob alle Bällchen gut gelötet wurden.

Es gibt übrigens auch Dummy Packages für BGA:
https://www.practicalcomponents.com/dummy-components/#collapse_1006
https://www.topline.tv/bga.html

Die sind teilweise auch so gebaut, dass man sehr einfach testen kann ob 
alle Bällchen Kontakt haben ( 
https://www.topline.tv/drawings/pdf/BGA%201,0mm%20pitch/BGA196T1.0-DC149B.pdf 
).

von Besucher (Gast)


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Vielen Dank!
Ich glaub ich probier das einfach mal mit Heißluft und wenns nichts 
wird, seh ich weiter.

Wenn jemand noch was zum T962 weiß, bitte schreiben :)

> Es gibt übrigens auch Dummy Packages für BGA:
> https://www.practicalcomponents.com/dummy-components/#collapse_1006
> https://www.topline.tv/bga.html
Sieht irgendwie teuer aus~

von Olaf (Gast)


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> > Ich verwende einen Heißluftfön Steinel
> > HL1800E und den drehe ich auf Stufe 3.
> Ist da der Luftstrom nicht zu stark? Mit der Gefahr dass der Chip
> verrutscht.

Ich mach das auch mit so einem Steinel. In der Firma hab ich ein 
Luxusteil
wo man Temperatur und Luftstrom einstellen kann. Da gibt es keine 
Problem damit das der Luftstrom zu stark ist.

Zuhause hab ich das Dingen eine Nummer kleiner. Da wird zwar die 
Temperatur elektronisch geregelt aber nicht der Luftstrom. Da waere der 
Luftstrom in der Tat etwas zu stark. Es gibt aber extra Vorsatzduesen 
die haben an einer Seite ein Loch und eine Blechlasche. Die leiten einen 
Teil der Luft ab. Damit ist das dann auch kein Problem.

Wichtig ist IMHO nur die elektronische Regelung der Temperatur damit man 
immer die gleiche Temperatur hat. Es kommt dabei nicht so sehr auf den 
absoluten wert an, den regelt man ueber den Abstand. Es darf in einem 
System gerne eine Variable geben, aber nicht zwei. .-)
Aber Erfahrung ist halt wichtig. Ich hab am Anfang auch 1-2Platinen 
dunkelbraun geroestet. Das wuerde mir mittlerweile nicht mehr passieren. 
Also am besten was altes zum ueben nehmen.

Wenn ihr richtig gut seit dann koennt ihr mit so einem Foen sogar 
Steckverbinder von einer Platine runternehmen ohne das deren Plastik 
schmilzt. Das gelingt mir aber auch nur oft und nicht immer. Die 
schmelzen naemlich sehr knapp ueber dem loetzinn.

Olaf

von Gustl B. (-gb-)


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Besucher schrieb:
> Sieht irgendwie teuer aus~

Keine Ahnung, sorry.

Olaf schrieb:
> Aber Erfahrung ist halt wichtig. Ich hab am Anfang auch 1-2Platinen
> dunkelbraun geroestet. Das wuerde mir mittlerweile nicht mehr passieren.
> Also am besten was altes zum ueben nehmen.

Exakt!

Olaf schrieb:
> Wenn ihr richtig gut seit dann koennt ihr mit so einem Foen sogar
> Steckverbinder von einer Platine runternehmen ohne das deren Plastik
> schmilzt.

Das ist schwer. Genauso wie so SMD Buchsen festlöten. Wichtig ist genau 
zu beobachten wenn das Zinn schmilzt. Dann schell arbeiten und auch 
gleich danach weg mit der Wärme.

von Gerd E. (robberknight)


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Ich hab mir vor kurzem eine temperaturgeregelte Heizplatte gekauft:
https://www.aliexpress.com/wholesale?SearchText=JF-956A

Ich verzinne mit dem klassischen Lötkolben die Pads, dann kommt 
Flussmittelgel drauf und dann das Bauteil.

Dann kommt die Platine auf die Heizplatte und wird von unten erhitzt, 
175°C hab ich eingestellt. Damit schmilzt das Lötzinn noch nicht, aber 
fast. Dann gehe ich mit der Heißluftlötstation von oben drauf und bringe 
das Lot zum schmelzen und die Lötstellen zum Reflow. Durch die 
vergleichsweise starke Hitze von unten kann ich den Luftstrom sehr 
niedrig einstellen, damit bläst es mir nix weg. Gleichzeitig hab ich 
aber mit der Heißluft die Kontrolle wo auf der Platine Reflow 
stattfinden soll und wo nicht.

Bisher bin ich von dem Verfahren eigentlich ziemlich positiv überrascht, 
funktioniert besser als erwartet. Mein Ziel war vor allem auf Lotpaste 
(Kühlschrank+Shelf Life) und Stencils (extra (Versand-)Kosten) 
verzichten zu können.

Jetzt kommt der Haken: ich hab bisher selbst noch kein BGA damit 
ausprobiert. Größere QFNs funktionieren aber sehr gut mit meinem 
Verfahren.

Hier sieht man wie BGA geht mit einer ähnlichen (kleineren) Heizplatte:
https://www.youtube.com/watch?v=YievrsA9NXc
Der verwendet sogar nur die Heizplatte und hat keine Heißluft.

Was natürlich generell mit dem Verfahren nicht geht sind BGAs auf Ober- 
und Unterseite der Platine, also MPU oben und RAM oder Flash unten oder 
so.

: Bearbeitet durch User
von Olaf (Gast)


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> Jetzt kommt der Haken: ich hab bisher selbst noch kein BGA damit
> ausprobiert. Größere QFNs funktionieren aber sehr gut mit meinem
> Verfahren.

Ich hab schon beides gemacht. BGA ist einfacher weil die ihr Loetzinn 
bereits mitbringen.

Olaf

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