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!
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.
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.
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
;) 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.
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.
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.
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.
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.
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_1006https://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
).
> > 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
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.
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.
> 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
Es gibt eine Erfolgsmeldung! Das Löten mit Heißluftfön hat auf Anhieb
geklappt. Ich hab gleich zwei gleiche Platinen mit den BGAs verlötet und
die erste dann fertig bestückt. Da sie funktioniert, hab ich die zweite
Platine erstmal liegen lassen. Also gibt es eine gesicherte Quote von
100% (1 von 1) :-)
Der Heißluftfön ist ein einfacher Steinel mit zwei Stufen, ich hab die
Stufe 1 verwendet. Als Vorbehandlung habe ich die Platine (ENIG) im
BGA-Bereich mit "Löthonig" versehen, mit Küchenpapier eine sehr dünne
Schicht aufgetragen. Das wird dann sofort klebrig und der Chip
verrutscht nicht mehr so leicht nach dem Positionieren. Neben dem Chip
habe ich noch an zwei unbestückten Pads ebenfalls Löthonig aufgebracht
und einen "Krümel" Lötzinn (nach Datenblatt mit der gleichen Legierung)
als Schmelzreferenz drauf gelegt. Die Platine selber lag auf zwei
5mm-Holzleisten.
Zum eigentlichen Vorgang:
Zunächst habe ich 3min vorgewärmt, damit die Platine schön gleichmäßig
heiß wird, Abstand mit dem Fön etwa 10cm, kreisend über dem Chip. Dank
der Lotkrümel wusste ich ja, dass noch nichts passiert. Anschließend
habe ich mich über etwa 30 Sekunden dem Chip bis auf 4cm genähert,
weiterhin kreisend, aber sehr schwach. Die Lotkrümel sind eigentlich
erst geschmolzen, als ich kurz das Kreisen unterbrochen habe. Dann hab
ich noch etwa 30 Sek das Kreisen und Halten abgewechselt und dann den
Abstand vergrößert und bei 15cm Abstand zum langsameren Abkühen noch
eine Minute draufgehalten. Wann die Lötkugeln tatsächlich geschmolzen
sind, weiß ich nicht, ich vermute vor dem "Referenzlot".
War ne aufregende Angelegenheit...
> Wann die Lötkugeln tatsächlich geschmolzen> sind, weiß ich nicht, ich vermute vor dem "Referenzlot".
Die Idee ist gut und mache ich auch manchmal. Aber es ist wichtiger das
du siehst das dein BGA sich ploetzlich einmal kurz bewegt wenn seine
Beine fluessig werden und er korrekt auf die Pads gezogen wird.
Ansonsten bin ich auch der Meinung das BGA aufloeten ziemlich einfach
ist. Das einzige was mich privat davon abhaelt, man braucht halt schnell
viele Layer auf der Platine.
Olaf
Olaf schrieb:> Die Idee ist gut und mache ich auch manchmal. Aber es ist wichtiger das> du siehst das dein BGA sich ploetzlich einmal kurz bewegt wenn seine> Beine fluessig werden und er korrekt auf die Pads gezogen wird.
Beim einen habe ich gemeint das "Zucken" gesehen zu haben, beim anderen
nicht.
Das mit den Layern ist ein Problem, in diesem Fall bin ich mit 4
ausgekommen, aber sehr knapp. Vor allem die Vias, von denen man ja quasi
an jedem Pin einen braucht, versperren ein Durchkommen...
